科学家将伽利略卫星与木星极光发射之间的点联系起来

美国宇航局的朱诺号宇宙飞船飞过从木星最大的卫星木卫三到它在气态巨行星上的极光足迹的强烈电子束。 SwRI 科学家使用所得数据将沿光束传播的粒子群与相关的极光发射联系起来,以揭示产生闪烁光的神秘过程。 图片来源:NASA/西南研究所/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems/Kevin M. Gill/意大利航天局/意大利国家天体物理研究所/Björn Jónsson/ULiège/Bertrand Bonfond/Vincent Hue

2020 年 11 月 8 日,美国宇航局的朱诺号宇宙飞船飞过一束强烈的电子束,该电子束从木星最大的卫星木卫三 (Ganymede) 飞向它在这颗气态巨行星上的极光足迹。 西南研究所的科学家们利用朱诺号有效载荷的数据来研究沿着连接木卫三和木星的磁场线行进的粒子群,同时遥感相关的极光发射,以揭示产生闪烁光的神秘过程。

“木星最大的卫星在木星的北极和南极都创造了自己的极光,”概述这项研究结果的论文的主要作者文森特·休博士说。 “每个极光足迹,正如我们所说的,都与它们各自的月亮磁连接,有点像一条磁链连接到木星上发光的月亮。”

像地球一样,木星在极地周围经历极光,因为来自其巨大磁层的粒子与木星大气中的分子相互作用。 然而,木星的极光明显比地球强烈,而且与地球不同,木星最大的卫星也会产生极光点。 由 SwRI 的斯科特博尔顿博士领导的朱诺任务正在极地轨道上环绕木星,并飞过连接木卫三与其相关的极光足迹的电子“线”。

“在朱诺号之前,我们知道这些排放物可能非常复杂,从一个极光点到多个点,有时会尾随我们称之为足迹尾的极光幕,”来自的合著者 Jamey Szalay 博士说。普林斯顿大学。 “朱诺,飞得很 close 对木星来说,发现这些极光点比以前想象的还要复杂。”

木卫三是我们太阳系中唯一拥有自己磁场的卫星。 它的迷你磁层与木星的巨大磁层相互作用,产生沿着气态巨行星磁场线加速电子的波,朱诺可以直接测量到。

图片来源:西南研究院

朱诺号上由 SwRI 主导的两台仪器,木星极光分布实验 (JADE) 和紫外线光谱仪 (UVS) 为这项研究提供了关键数据,这也得到了在美国宇航局戈达德太空飞行中心建造的朱诺号磁场传感器的支持。

“JADE 测量了沿磁场线行进的电子,而 UVS 则对相关的极光足迹点进行了成像,”该研究的合著者、SwRI 的 Thomas Greathouse 博士说。

通过这种方式,朱诺既能够测量电子“雨”,又能立即观察到它在撞击木星时产生的紫外线。 先前的朱诺测量表明,伴随着电子束的大磁扰动导致了极光足迹。 然而,这一次,朱诺没有观察到电子束的类似扰动。

“如果我们的解释是正确的,这证实了我们为解释极光足迹形态而提出的十年前的理论,”比利时列日大学研究的合著者 Bertrand Bonfond 博士说。 该理论表明,在两个方向上加速的电子会产生极光足迹的多点舞蹈。

“朱诺号的扩展任务以及欧洲航天局即将执行的 JUICE 任务将进一步探索木星与木卫三的关系,”Hue 说。 “SwRI 正在为该任务构建下一代 UVS 仪器。”

一篇描述这项研究的论文发表在《地球物理研究快报》上。