在木星的四顆最大衛(wèi)星上探測(cè)到新的極光

2025-12-09 15:58:52 分類(lèi)：熱點(diǎn) 閱讀(476)

藝術(shù)家描繪了木星的衛(wèi)星木衛(wèi)三上的氧氣極光，這是衛(wèi)星太陽(yáng)系中最大的衛(wèi)星，從Hawaiʻi島的上探莫納克亞使用雙凱克天文臺(tái)望遠(yuǎn)鏡觀察到的。Credit: Julie Inglis
（神秘的極光地球uux.cn）據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)（by W. M. Keck Observatory）：天文學(xué)家利用Hawaiʻi莫納克亞島上的W. M .凱克天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)可見(jiàn)光波長(zhǎng)的極光出現(xiàn)在木星的四顆主要衛(wèi)星上:木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木星木衛(wèi)三和木衛(wèi)四。衛(wèi)星
利用凱克天文臺(tái)的上探高分辨率中階梯光譜儀(HIRES)以及大型雙目望遠(yuǎn)鏡和阿帕奇角天文臺(tái)的高分辨率光譜儀，由加州理工學(xué)院和波士頓大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的極光一個(gè)團(tuán)隊(duì)觀察了木星陰影中的衛(wèi)星，以便它們由氣體巨人的木星強(qiáng)磁場(chǎng)引起的微弱極光可以在沒(méi)有從它們表面反射的明亮陽(yáng)光的競(jìng)爭(zhēng)下被發(fā)現(xiàn)。
“這些觀察很棘手，衛(wèi)星因?yàn)樵谀拘堑纳咸疥幱跋拢l(wèi)星幾乎看不見(jiàn)。極光加州理工學(xué)院教授凱瑟琳·德·克勒爾說(shuō):“它們微弱的木星極光發(fā)出的光是唯一證實(shí)我們已經(jīng)將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)了正確位置的證據(jù)。”她是衛(wèi)星今天發(fā)表在《行星科學(xué)雜志》上的兩篇新研究論文之一的第一作者。
伽利略的上探所有四個(gè)衛(wèi)星都顯示了我們?cè)诘厍騼蓸O附近的天空中看到的相同的氧氣極光，但木星衛(wèi)星上的氣體要稀薄得多，允許深紅色比我們熟悉的綠光亮近15倍。
在木衛(wèi)二和木衛(wèi)三，氧氣也會(huì)點(diǎn)亮紅外波長(zhǎng)，只是比人眼能看到的略紅一些——這是在地球以外的物體的大氣中首次看到這種現(xiàn)象。
在木星最內(nèi)側(cè)的衛(wèi)星木衛(wèi)一上，由氣體和塵埃組成的火山羽流規(guī)模巨大，高達(dá)數(shù)百公里。這些羽狀物含有氯化鈉和氯化鉀等鹽類(lèi)，分解后會(huì)產(chǎn)生額外的顏色。鈉使木衛(wèi)一的極光發(fā)出我們?cè)诔鞘薪譄糁锌吹降耐瑯拥狞S橙色光芒。新的測(cè)量結(jié)果還顯示了木衛(wèi)一上的鉀極光，這是以前在其他地方?jīng)]有探測(cè)到的。
“極光不同顏色的亮度告訴我們這些衛(wèi)星的大氣層可能是由什么組成的，”德克勒爾說(shuō)我們發(fā)現(xiàn)分子氧，就像我們?cè)诘厍蛏虾粑囊粯樱赡苁潜涞脑虑虼髿獾闹饕煞帧?
新的測(cè)量顯示水的證據(jù)很少，這引發(fā)了一場(chǎng)活躍的科學(xué)辯論，即木星衛(wèi)星的大氣層是否具有大量水蒸氣。目前人們認(rèn)為木星的外3顆伽利略衛(wèi)星在其厚厚的冰表面下含有液態(tài)水的海洋，有初步證據(jù)表明木衛(wèi)二大氣中的水有時(shí)可能來(lái)自其海洋或冰殼內(nèi)的液體水庫(kù)。
由于木星的強(qiáng)磁場(chǎng)是傾斜的，這些衛(wèi)星上的極光會(huì)隨著行星的旋轉(zhuǎn)而改變亮度。此外，大氣層可以對(duì)從溫暖的陽(yáng)光到木星冷陰影的快速轉(zhuǎn)變做出反應(yīng)。
“木衛(wèi)一的鈉在進(jìn)入木星陰影的15分鐘內(nèi)變得非常微弱，但在它出現(xiàn)在陽(yáng)光下后需要幾個(gè)小時(shí)才能恢復(fù)，”波士頓大學(xué)天文學(xué)教授、第二篇論文的主要作者卡爾·施密特解釋道。“這些新特征對(duì)于理解木衛(wèi)一的大氣化學(xué)非常有見(jiàn)地。木星的日食提供了一個(gè)了解陽(yáng)光如何影響其大氣層的自然實(shí)驗(yàn)，這很好。”
由于美國(guó)宇航局的朱諾任務(wù)和詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，這四顆衛(wèi)星上的新型極光為木星愛(ài)好者的黃金時(shí)代增添了令人興奮的一面。如果你足夠幸運(yùn)能在地球上看到極光，停下來(lái)想想如果你從木星的一顆衛(wèi)星上看的話，這場(chǎng)秀會(huì)有多精彩。
由德克勒爾領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)于這項(xiàng)研究的第一篇論文題為“木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四的光學(xué)極光”施密特領(lǐng)導(dǎo)的第二篇論文題為“木衛(wèi)一在木星陰影下的光學(xué)極光”。