新研究追踪木星极光中壮观的“紫外线风暴”生命周期由其卫星木卫一的带电粒子产生
据cnBeta：外媒报道，一项新研究追踪了木星极光中壮观的“紫外线风暴”的生命周期，这些极光是由其卫星木卫一的带电粒子产生的。研究作者称，这些“风暴”由环绕木星两极的椭圆形极光活动的黎明一侧的增亮和扩大组成，其演变模式令人惊讶地让人联想到地球极地天空熟悉的极光，称为极光亚暴。
新的研究是第一个跟踪风暴从它们在这颗巨大行星的黑夜一侧诞生到它们的全面进化的研究。它于2021年3月16日发表在《AGU Advances》杂志上。
在“黎明风暴”期间，木星安静而有规律的极光弧会转变为复杂而强烈明亮的极光特征。它在5-10个小时内，从黑夜一侧旋转到黎明一侧面，最终到白天一侧，向太空发射数百到数千吉瓦的紫外线。这种巨大的亮度意味着至少有十倍以上的能量从磁层转移到木星的高层大气中。
此前，“黎明风暴”只能从地球上的地面望远镜或哈勃太空望远镜上观测到，而哈勃太空望远镜只能提供极光的侧视图，无法看到木星的夜间一面。朱诺号每隔53天就会沿着高度拉长的轨道围绕木星运行，每一次运行都会使它正好在两极之上。
“这是一个真正的游戏规则改变者，”来自列日大学的研究员和新研究的主要作者Bertrand Bonfond说。“我们终于找到了夜间发生的事情，黎明风暴的诞生地。”
地球的磁层是由太阳流出来的带电粒子形成的，称为太阳风。太阳风的爆发将地球的磁场在地球的黑夜一侧延伸成一条长长的“尾巴”。当这条“尾巴”折回时，它将带电粒子发射到黑夜一侧的电离层中，这就出现了壮观的极光。
新研究发现，木星上黎明风暴的时间与太阳风波动并不相关。木星的磁层主要是由其火山卫星木卫一逸出的粒子所构成，然后这些粒子被木星的磁场电离并困在木星周围。这两个磁层的质量和能量来源根本不同，导致极光通常看起来很不一样。然而，朱诺号的紫外光谱仪所揭开的曙光风暴，在研究人员看来却很熟悉。
“当我们观察整个黎明风暴序列时，我们不禁注意到木星的黎明风暴极光与一种被称为亚暴的地球极光非常相似。”该研究的共同作者、列日大学的科学合作者姚中华说。
亚暴是磁层尾部爆炸性重组的结果。在地球上，它们与太阳风的变化和行星际磁场的方向密切相关。在木星上，这种爆炸性重组与源自木卫一的等离子体的过度溢出有关。
这些发现表明，无论其来源如何，粒子和能量并不总是在行星磁层中顺利循环。它们往往会累积到磁层崩溃，并在行星极光中产生类似亚暴的反应。
“即使它们的来源是不同的，但首次展示了这两个非常不同的系统之间的联系，使我们能够从每个行星特有的特殊性中识别出普遍现象，”Bonfond说。
