复杂的“拉锯战”点亮了木星上层大气的极光
【菜科解读】
复杂的“拉锯战”点亮了木星上层大气的极光
据cnBeta：莱斯特大学的一项新太空研究首次揭示了一个复杂的“拉锯战”点亮了木星上层大气的极光，该研究结合了美国宇航局（NASA）的朱诺号探测器和哈勃太空望远镜的数据。
这项研究发表在《地球物理学研究杂志：空间物理学》上，描述了由木星的快速旋转和其卫星木卫一伊奥上的火山释放的硫和氧所驱动的微妙的电流循环。
来自莱斯特大学物理和天文学学院的研究人员使用了来自朱诺号的磁场调查（MAG）的数据，该调查从围绕这颗气态巨行星的轨道上测量木星的磁场，以及来自哈勃太空望远镜携带的太空望远镜成像光谱仪的观测。
他们的研究提供了最有力的证据，表明木星强大的极光与一个电流系统有关，该电流系统是与磁层中的物质进行“拉锯战”的一部分，磁层是由该行星的巨大磁场主导的区域。
Jonathan Nichols博士是莱斯特大学行星极光专业的讲师，也是该研究的通讯作者。
他表示：“二十多年来，我们已经有了将这些电流和木星强大的极光联系起来的理论，能够通过在数据中寻找这种关系来最终检验这些理论是如此令人兴奋。
当我们将一个与另一个绘制成图时，当我看到这种联系是如此清晰时，我几乎从椅子上摔下来。
”
“发现这种关系是令人激动的，因为它不仅帮助我们理解木星的磁场是如何工作的，而且也帮助我们理解围绕其他恒星运行的行星的磁场，对于这些行星，我们以前曾使用过同样的理论，现在又有了新的信心。
”
尽管木星体积巨大--其直径是地球的11倍以上--但它大约每9个半小时旋转一次。
木卫一的大小和质量与地球的卫星相似，但它围绕木星运行的平均距离为422,000公里；大约远了10%。
木卫一有400多座活火山，是太阳系中地质最活跃的天体。
科学家们长期以来一直怀疑木星的极光与木卫一以每秒数百公斤的速度喷出的物质之间存在关系，但朱诺号捕获的数据证明是不明确的。
NASA喷气推进实验室（JPL）的Scott Bolton博士是朱诺号任务的首席调查员。
他说：“这些关于木星极光如何工作的令人兴奋的结果，证明了将哈勃的地球观测与朱诺的测量相结合的力量。
HST的图像提供了广泛的概述，而朱诺号则进行了近距离的调查。
他们共同组成了一个伟大的团队！”
从木卫一释放出来的大部分物质被木星快速旋转的磁场推动着离开木星，当它向外移动时，它的旋转速度趋于减慢。
这导致了一场电磁“拉锯战”，在这场“拉锯战”中，木星试图通过一个流经行星上层大气和磁层的电流系统来保持这些物质以其旋转速度旋转。
流出行星大气层的电流部分，由沿磁场线向下发射的电子带入大气层上部，被认为是驱动木星的主要极光发射。
然而，在朱诺号到来之前，这个想法从未被测试过，因为之前没有任何带有相关仪器的航天器在木星附近绕行。
而当朱诺号在2016年抵达时，并没有报告这样一个电流系统的预期特征--虽然后来发现了这样的特征--朱诺号任务的巨大惊喜之一是表明木星极区上方的电子的性质比最初的预期要复杂得多。
研究人员将木星主要极光发射的亮度与在朱诺任务的早期阶段从太阳系最大行星的磁层中流走的电流的同步测量进行了比较。
这些极光是用地球轨道上的哈勃太空望远镜上的仪器观测的。
通过比较黎明时分对电流的测量和木星极光的亮度，研究小组证明了极光强度和磁层电流强度之间的关系。
Stan Cowley是莱斯特大学太阳-行星物理学的名誉教授，也是这项研究的共同作者，他研究木星强大的极光已有25年。
Cowley教授补充说：“有了朱诺号航天器五年多的在轨数据，再加上来自HST的极光成像数据，我们现在有了详细研究木星外部等离子体环境的整体物理学的材料，而且现在正在进行的朱诺号的扩展任务也会带来更多的材料。
我们希望在我们这篇论文之后，会有更多的论文来探索这个新的科学理解的宝库。
”
在太阳系的混乱时代，木星可能帮助形成了地球的月球
这是一些仔细的科学探测工作的结论，这些工作将一种陨石与一颗曾经被这些掠夺行星推来推去的小行星联系起来。
此外，科学家们认为，迁徙的行星——主要是木星——可能会破坏火星大小的原行星Theia的轨道稳定，从而导致地球月球的形成。
这种不稳定可能引发了与地球的碰撞，将碎片送入太空。
科学家们认为，正是这些碎片形成了月球。
由于对各种类型小行星和彗星的组成和位置的研究，科学家们知道上述大屠杀发生在太阳系历史的早期。
尽管如此，当谈到一切到底是如何发生的时，仍有一些谜题有待解决。
例如，科学家们意识到，我们今天看到的太阳系中的物体，包括地球，是由气体和尘埃盘围绕太阳形成的。
然而，其中一些天体，即小行星和彗星，似乎由盘中不存在的物质组成——至少，这些物质不应该存在于这些天体目前所在的位置。
相反，这些天体在被散射到更远的地方之前，在离太阳更近的地方形成会更有意义。
如果木星和其他巨型行星从它们形成的地方迁移过来，也许小行星和彗星也会迁移过来。
在年轻的太阳系中，木星、土星、天王星和海王星这四颗气态巨行星靠得更近。
随着时间的推移，与海王星以外的星子的引力相互作用导致土星、天王星和海王星向外迁移。
与此同时，木星向内迁移，科学家认为它反过来能够破坏太阳系内部天体的稳定。
莱斯特大学的行星科学家Chrysa Avdellidou告诉Space.com：这种轨道不稳定的想法现在在行星界已经确立，但这种不稳定发生的时间仍然是一个有争议的问题。
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科学家们将这种轨道不稳定性背后的理论称为尼斯模型，以法国蔚蓝海岸天文台所在的城市命名，科学家们最初就是在这里提出这一想法的。
最初，这些科学家认为这种不稳定性发生在太阳系诞生后5亿至8亿年之间。
如果这是真的，那将与一场被称为晚期重轰炸的事件相吻合，在这场事件中，由于气态巨星的迁移，内行星将被从轨道上脱落的彗星击中。
然而，有证据反对晚期重轰炸的概念，科学家们现在认为，不稳定发生在太阳系形成后不晚于1亿年，这是基于木星可能在L4和L5拉格朗日点积累特洛伊小行星的时间。
科罗拉多州博尔德市西南研究所的凯文·沃尔什告诉Space.com：人们似乎一致认为，尼斯模型式的不稳定可能发生在太阳系诞生后不到1亿年，但一些不同的阵营正在出现。
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另一个阵营认为它发生在大约6000万年后的晚些时候。
因此，Avdellidou在沃尔什和其他行星科学家的帮助下，开始寻找答案。
该团队专注于一种名为EL顽火辉石球粒陨石的陨石，它的铁丰度较低，在成分和同位素比例上与形成地球的物质非常相似。
这告诉科学家，地球和EL球粒陨石可能是由行星形成盘的同一部分凝结而成。
然而，EL球粒陨石母体似乎不再靠近地球。
事实上，地面望远镜的天文观测已经将这些陨石与阿索尔小行星家族联系起来，后者在火星和木星之间的小行星带中发现。
就上下文而言，阿索尔家族和EL球粒陨石曾经是一颗大小行星的一部分，这颗小行星在大约30亿年前的一次碰撞中被粉碎，这一事件与巨大的不稳定性无关。
研究小组表示，应该有什么东西将阿索尔家族的祖先分散到小行星带中，而某种东西一定是导致木星漂移的不稳定因素。
因此，EL球粒陨石是这一事件的完美计时器，因为它们应该包含一定发生了什么的清晰记录。
沃尔什说：具体来说，EL陨石的热历史告诉了一个丰富的故事，既限制了原始母体的大小，也限制了它在破碎前冷却的时间。
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通过动力学模拟，Avdellidou的团队能够对木星迁移的不同场景进行建模，并得出结论，木星可能早在太阳系诞生6000万年后就将阿索尔祖星散射到了小行星中。
再加上木星特洛伊小行星的数据，科学家们现在可以说，这种巨大的不稳定发生在6000万至1亿年之间。
沃尔什说：Avdellidou特别发现，尼斯模型本身——这颗巨行星的轨道在短短的1000万年或2000万年内失控——是将小行星送入这一特定的阿索尔小行星家族区域的最佳时机，也许也是唯一的时机。
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有趣的是，形成月球的地球和忒伊亚之间的碰撞发生在这段时间左右。
Avdellidou说：我们知道Theia在原地球上发生了一次巨大的碰撞，其成分非常相似。
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根据对（月球）样本的研究，有年龄估计，而其他同事已经表明，这次碰撞可能是这颗巨行星不稳定的结果。
尽管没有办法证明这一点。
Avdellidou说：当我们处理45亿年前的事件时，‘防止’是一个强有力的说法，也是一件困难的事情。
尽管这位科学家承认，形成地球月球的碰撞似乎与巨大的不稳定相吻合。
Avdellidou说：我们的研究将这些事件安排在一个很好的、紧凑的时间框架内。
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虽然可能无法最终证明木星参与了月球的形成，但这些证据无疑具有启发性。
所以，下次你抬头看我们夜空中月亮的银色表面时，把它想象成早期太阳系的遗产，当时木星在它周围肆虐。
这一发现于4月16日发表在《科学》杂志上，并在维也纳举行的欧洲地质联盟大会上发表。
1月25日月球在夜空中与太阳系最大的行星
（图片来源：星夜软件） 周三（1月25日）从纽约市看到的夜空插图，在美国东部时间晚上7：49左右（格林威治标准时间1月26日0049）朝西南。
（图片来源：TheSkyLive.com） 据美国太空网（作者：罗伯特·李）：周三（1月25日），月球将在夜空中与太阳系最大的行星木星相遇。
这两个天体将在天空**享相同的右赤经，天文学家称之为“合相”。
同时，月球和木星也会近距离接近，技术上称为脉冲。
根据天空，5天大的新月将在合相期间经过木星以南不到2度，而这两个物体将在双鱼座。
月球的星等为-11.2，木星为-2.2，负前缀表示地球上空特别明亮的物体。
从纽约市出发，月球和木星之间的合相及其近距离接近将于美国东部时间晚上7：49左右（格林威治标准时间1月26日0049）可见，两个物体将于美国东部时间晚上10：00左右（格林威治标准时间1月26日0300）落下。
在合相期间，月球和木星仍然相距太远，无法用望远镜看到，尽管它们看起来离肉眼很近。
然而，可以用双筒望远镜观察到合相，在良好的观察条件下，观察者应该能够在没有任何光学辅助的情况下看到这种排列。
木星并不是唯一一颗与月球有规律合相的太阳系行星。
由于月球沿着天空中一条称为黄道的假想线快速移动，该线将它带过星座，因此月球与太阳系行星的合相大约每月发生一次。
太阳系的行星沿着黄道移动得要慢得多，这意味着行星之间的合相虽然确实发生了，但要少得多。
例如，大合相是木星与其气态巨行星土星之间的合相，大约每20年发生一次。
在大合相期间，木星在其轨道上超过土星。
更罕见的是天王星和海王星之间的合相，分别需要84年和165年才能完成一次穿越星座的旅行。
这意味着两颗行星之间的合相每171年只发生一次。
木星的下一次行星合相是在2023年3月2日与金星。
在此之前，月球将在2023年1月31日的合相中与火星相遇。
