科學家解開40年來木星X射線極光之謎

英國倫敦大學學院威廉·鄧恩（William Dunn）博士領導的研究小組解決了一個數十年來的謎題，有關於木星是如何每隔幾分鐘就產生一次壯觀的X射線爆發。

研究人員將美國太空總署朱諾號（Juno）探測器對木星環境的近距離觀測與歐洲太空總署的XMM-牛頓衛星（繞行地球運行之衛星）的同步X射線測量數據相結合。

研究小組發現，X射線耀斑是由木星磁力線的週期性振動引發的。這些振動產生等離子波（waves of plasma），使等離子粒子沿著磁力線運動，直到進入行星的大氣層，並以X射線的形式釋放出能量。

鄧恩指出，我們觀察木星產生X射線極光已經有40年了，但不知這是如何發生，只知道它們是在離子撞入行星的大氣層時產生的。如今我們知道這些離子是由等離子波傳送，這種解釋以前沒有人提出過。因此，它可能是存在於太空中的一種普遍現象。

X射線極光發生在木星的南北兩極，在這次觀測期間，木星每隔27分鐘就會產生X射線爆發。撞擊大氣層的帶電粒子，是來自於木衛一（Io）上的巨大火山噴發所產生的火山氣體。

他們發現，朱諾號探測到的等離子波與XMM-牛頓衛星觀測到的木星北極的X射線極光耀斑之間存在明顯的相關性。接著，利用電腦模擬來確認等離子波會把重粒子推向木星的大氣層。

磁力線週期性振動的原因尚不清楚，但這種振動可能和太陽風的相互作用或木星磁層內等離子高速運動造成。

【圖：美國太空總署；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2021年7月9日出版的《科學進展》期刊