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科學家們(men) 新研究發現極光造成了木星的“能源危機”

科學家們(men) 認為(wei) ，極光可能是木星上神秘加熱背後的原因（圖片來源： J. O'Donoghue (JAXA)/Hubble/NASA/ESA/A. Simon/J. Schmidt）

新的觀測表明，困擾了天文學家50年的木星神秘的“能源危機”可能是由極光造成的。

盡管距離太陽非常遠，這顆太陽係中最大的行星仍因其不同尋常的熱量為(wei) 我們(men) 所熟知。木星遠在在五個(ge) 天文單位之外，或者說在五個(ge) 地日距離（AU）之外（1 AU有幾百萬(wan) 英裏（1.5億(yi) 公裏））

到達這裏的太陽光非常少，按道理木星的上層大氣應該會(hui) 非常寒冷。根據NASA的一份聲明，科學家推測木星的大氣溫度大概是-100華氏度（-73攝氏度）。然而，實際上木星上層大氣的平均值是灼熱的800華氏度（426攝氏度）——幾乎和地獄般的行星，金星的表麵溫度一樣高。

圖片：NASA的朱諾號計劃

數十年來，科學家們(men) 都在爭(zheng) 論是什麽(me) 造成了木星上所謂的“能源危機”。而現在有新的研究發現行星強烈的極光在強磁場的推動下，導致了行星氣溫飆升。

極光在太陽係是很常見的現象，它發生在那些有著大量磁場的行星上，例如地球和木星。（火星和金星也有它們(men) 自己的極光，但由於(yu) 那些地區的磁場環境不穩定，這些光在那些行星上的作用也不一樣）

在像木星和地球這樣擁有強磁場的地方，當帶電粒子被磁場捕獲並螺旋下落至兩(liang) 極時就會(hui) 產(chan) 生極光。在前往兩(liang) 極的路上，這些粒子撞擊大氣中的原子和分子並產(chan) 生光。

木星的極光加熱理論部分來自於(yu) NASA朱諾號的最新觀測數據。目前朱諾號正進出強烈的輻射場以近距離研究木星。朱諾號距離木星很近，這得以讓科學家以前所未有的細節追蹤行星的大氣加熱過程。

該研究的主要作者James O'Donoghue在凱克天文台的一份聲明中這樣說到：“用沙灘打個(ge) 比方：如果把熱大氣層比作水，那麽(me) 朱諾號繪製的磁場就是海岸線，而極光就是海洋。我們(men) 發現水離開海洋，淹沒了陸地，而朱諾號則幫助我們(men) 揭示出海岸線在何處，從(cong) 而了解淹沒的程度。”

研究團隊使用了朱諾號以及宇宙航空研究開發機構(JAXA)開發的行星光譜觀測衛星Hisaki衛星的觀測數據。這兩(liang) 顆衛星都對木星的磁場進行了追蹤。他們(men) 也使用了Keck II 望遠鏡的數據，該望遠鏡提供了高分辨率的溫度圖。這些綜合觀測讓科學家們(men) 觀察到極光向木星赤道射出的熱脈衝(chong) 。Hisaki衛星從(cong) 2013年至今的長期觀測也說明了太陽風的重要性——源自太陽的持續粒子流——帶來了它自己的磁場並很可能加強了觀察到的極光。

JAXA的行星空間科學家O'Donoghue說：“非常幸運我們(men) 能夠捕捉到這個(ge) 潛在的散熱事件。如果我們(men) 是在太陽風壓不高的晚上觀察木星的話，很可能就會(hui) 錯過它。”

Keck望遠鏡使用近紅外光譜儀(yi) ，在兩(liang) 個(ge) 觀測期——2016年4月和2017年1月——從(cong) 帶電氫分子從(cong) 地球兩(liang) 極移動到赤道的過程中對木星的熱量進行了追蹤調查。Keck II望遠鏡也通過采取更多的溫度測量來提高它的分辨率，並且隻包括那些具有高度確定的值。這項工作花費了很多年時間，但最終描繪出一幅含多達10000個(ge) 獨立數據點的溫度圖，極大地改善了過去在分辨率上的成果。

然而，高分辨率地圖也顯示出另一個(ge) 尚未解決(jue) 的溫度之謎。

在Keck的聲明中，來自萊斯特大學以及論文的聯合作者Tom Stallard說道，“我們(men) 還發現了一個(ge) 奇怪的、遠離極光的局部加熱區域——一個(ge) 我們(men) 從(cong) 未見過的長條形區域”。

木星的磁場比地球要強的多。近木火山衛星IO通過火山噴發向木星輸送出許多物質，許多粒子進入了木星的大氣層。木星的巨大體(ti) 積以及劇烈的風暴也為(wei) 極光有限的熱量如何在行星上循環起到了作用。

盡管極光加熱效應不是一個(ge) 新的理論，但是科學家們(men) 直到現在才能夠證明這一假設。

先前，檢驗木星上層大氣的模型推測任何極光風都不會(hui) 吹向赤道。相反，該理論認為(wei) 極光風會(hui) 因為(wei) 木星快速的自轉而被推向西邊。木星自轉一圈隻要10個(ge) 小時，並且因為(wei) 木星是氣態巨星，不同緯度自轉時間會(hui) 有細小的變化。新的觀測數據否認了之前的想法並表明向西的極光風可能比赤道風要弱，而後者帶走了極光的熱量

BY: Elizabeth Howell

FY: TMON

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