在木星的四顆最大衛星上探測到新的極光
作者:馬梓涵 来源:劉維 浏览: 【大中小】 发布时间:2025-11-02 01:15:29 评论数:
藝術家描繪了木星的衛星木衛三上的氧氣極光，這是太陽係中最大的衛星，從Hawaiʻi島的莫納克亞使用雙凱克天文台望遠鏡觀察到的。Credit: Julie Inglis
（神秘的地球uux.cn）據美國物理學家組織網（by W. M. Keck Observatory）：天文學家利用Hawaiʻi莫納克亞島上的W. M .凱克天文台發現可見光波長的極光出現在木星的四顆主要衛星上:木衛一、木衛二、木衛三和木衛四。
利用凱克天文台的高分辨率中階梯光譜儀(HIRES)以及大型雙目望遠鏡和阿帕奇角天文台的高分辨率光譜儀，由加州理工學院和波士頓大學領導的一個團隊觀察了木星陰影中的衛星，以便它們由氣體巨人的強磁場引起的微弱極光可以在沒有從它們表麵反射的明亮陽光的競爭下被發現。
“這些觀察很棘手，因為在木星的陰影下，衛星幾乎看不見。加州理工學院教授凱瑟琳·德·克勒爾說:“它們微弱的極光發出的光是唯一證實我們已經將望遠鏡對準了正確位置的證據。”她是今天發表在《行星科學雜誌》上的兩篇新研究論文之一的第一作者。
伽利略的所有四個衛星都顯示了我們在地球兩極附近的天空中看到的相同的氧氣極光，但木星衛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。
在木衛二和木衛三，氧氣也會點亮紅外波長，隻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象。
在木星最內側的衛星木衛一上，由氣體和塵埃組成的火山羽流規模巨大，高達數百公裏。這些羽狀物含有氯化鈉和氯化鉀等鹽類，分解後會產生額外的顏色。鈉使木衛一的極光發出我們在城市街燈中看到的同樣的黃橙色光芒。新的測量結果還顯示了木衛一上的鉀極光，這是以前在其他地方沒有探測到的。
“極光不同顏色的亮度告訴我們這些衛星的大氣層可能是由什麽組成的，”德克勒爾說我們發現分子氧，就像我們在地球上呼吸的一樣，可能是冰冷的月球大氣的主要成分。"
新的測量顯示水的證據很少，這引發了一場活躍的科學辯論，即木星衛星的大氣層是否具有大量水蒸氣。目前人們認為木星的外3顆伽利略衛星在其厚厚的冰表麵下含有液態水的海洋，有初步證據表明木衛二大氣中的水有時可能來自其海洋或冰殼內的液體水庫。
由於木星的強磁場是傾斜的，這些衛星上的極光會隨著行星的旋轉而改變亮度。此外，大氣層可以對從溫暖的陽光到木星冷陰影的快速轉變做出反應。
“木衛一的鈉在進入木星陰影的15分鍾內變得非常微弱，但在它出現在陽光下後需要幾個小時才能恢複，”波士頓大學天文學教授、第二篇論文的主要作者卡爾·施密特解釋道。“這些新特征對於理解木衛一的大氣化學非常有見地。木星的日食提供了一個了解陽光如何影響其大氣層的自然實驗，這很好。”
由於美國宇航局的朱諾任務和詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，這四顆衛星上的新型極光為木星愛好者的黃金時代增添了令人興奮的一麵。如果你足夠幸運能在地球上看到極光，停下來想想如果你從木星的一顆衛星上看的話，這場秀會有多精彩。
由德克勒爾領導的關於這項研究的第一篇論文題為“木衛二、木衛三和木衛四的光學極光”施密特領導的第二篇論文題為“木衛一在木星陰影下的光學極光”。