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“朱诺号”数据显示,木星的一些卫星在其极光中留下了“足迹”

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天文在线 2020-11-29 10:23

自从“朱诺号”探测器于2016年7月进入木星轨道以来,就一直在发回关于这颗气态巨行星的大气、磁场和天气模式的重要信息。“朱诺号”探测器每53天进行一次环绕木星运行,通过这样的运行,它向科学家传递了木星的一些信息,科学家们将依靠这些信息来了解木星的形成和演化。

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近来,“朱诺号”探测器传回的一些最新信息涉及它的两颗卫星如何影响木星最有趣的大气现象之一。正如他们在最近的一项研究中透露的,一个国际研究小组发现了木卫一和木卫三是如何在行星的极光中留下“脚印”的。这些发现可以帮助天文学家更好地了解这颗行星及其卫星。

这项研究名为“朱诺号对木星的极光中由木卫一引起的光斑结构和裂尾的观察”,最近发表在《科学》杂志上。这项研究是由国际天体物理研究所(INAF)的穆拉领导的,团队成员来自美国宇航局戈达德太空飞行中心、美国宇航局喷气推进实验室、意大利航天局(ASI)、西南研究所(SwRI)、约翰霍普金斯大学应用物理实验室(JHUAPL)和其他多所大学。

卡西尼号探测器获得的红外图像显示了木卫一和木卫三对木星极光造成的干扰。来源:《科学》(2018)

同地球上的极光一样,木星的极光是在高层大气中高能电子与其强大的磁场相互作用时产生的。然而,“朱诺”号探测器最近使用紫外光谱仪(UVS)和木星高能粒子探测器(JEDI)收集的数据证明,木星的磁场比我们在地球上看到的任何极光都要强大得多。

除了能达到比地球上更高的10到30倍的能量水平(高达40万电子伏)之外,每当木卫一和木卫三靠近木星时,木星北部和南部的极光风暴也会产生椭圆形的扰动。正如学者们在研究中解释的那样:“可以看到北部和南部的主极光椭圆形,周围环绕着与伽利略卫星相关的小规模发射特征。由朱诺飞船获得的红外观测结果显示在木卫一的情况下,这种发射呈现出的漩涡模式,在外观上类似于冯·卡门涡街。”

冯·卡门涡街是流体动力学中的一个概念,基本上是由扰动引起的重复的旋涡模式。在这个例子中,研究小组发现了木卫一在接近木星时出现了长达数百公里的涡流的证据,但随后随着这个卫星离该行星越来越远,涡流消失了。

2016年12月11日,“朱诺”号探测器“紫外成像摄谱仪的滤光片重新拍摄了木星的北极光。当时“朱诺”号正向木星靠近,飞过木星的两极,并向赤道俯冲。来源:美国国家航空航天局/加州工学院喷气推进实验室/博尔特兰德·邦伏德

研究小组还在由木卫三创造的极光带中发现了两个光点,这两个极光光点延伸的尾巴最终分裂成两个。虽然研究小组不确定是什么原因导致了这种分裂,但他们猜测可能是由于木卫三和木星磁场相互作用造成的(因为木卫三是木星唯一拥有自己磁场的卫星)。

研究人员表示,这些特征表明木星和木卫三之间的磁场相互作用比之前认为的更加复杂。他们还指出,这两个“足迹”都不在他们预期发现的地方,这意味着木星与其卫星的磁场相互作用模型可能需要修改。

研究木星的磁暴是“朱诺号”任务的主要目标之一,因为科学家要更多地了解木星的内部结构以及它是如何随着时间的推移而演变的。通过这些,天文学家希望能更多地了解太阳系是如何形成的。NASA最近还将任务延长到2021年,给了它三年时间来收集关于这些谜团的数据。

作者: universetoday

FY: Lindsey07

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