天文学家在木星北极上方探测到全新类型的等离子波

研究人员表示，等离子波是理解这颗气体巨行星动荡且具有强大磁性的大气层众多谜团的关键要素。

自2016年进入木星轨道以来，美国宇航局（NASA）的朱诺号（Juno）探测器一直致力于揭示我们太阳系最大行星的诸多奥秘。而其最新发现可能是迄今最引人入胜的发现之一：在木星两极附近发现了一种全新类型的等离子波。

在5月31日（星期三）发表于《物理评论快报》的一篇论文中，天文学家描述了木星磁层中一种不寻常的等离子波模式。木星的磁层是一个保护该行星免受外部辐射的磁性“气泡”。木星异常强大的磁场似乎迫使两种截然不同的等离子体同步振动，从而在其极区形成独特的带电粒子和原子流。

等离子体是塑造木星动荡大气层的关键力量。因此，研究人员相信，这些新的观测结果不仅将推动我们对木星天气事件的理解，还将增进我们对遥远系外行星磁性的认识。

在这项研究中，研究人员分析了木星磁层中等离子波的行为，该磁层包含高度磁化、低密度的等离子体。该研究团队由明尼苏达大学、艾奥瓦大学和德克萨斯州西南研究所的研究人员合作组成，他们发现了阿尔芬波（Alfvén waves）和朗缪尔波（Langmuir waves）之间一种意想不到的振荡。这两种波分别反映了等离子体中原子的运动和电子的运动。

电子的质量远小于带电原子，这意味着通常情况下，这两种波会在非常不同的频率上传播——但木星磁层的情况显然并非如此。这一发现促使研究人员进行了更深入的研究。随后的调查揭示了在木星两极附近发现的一种前所未见的等离子振荡类型。

“观测到的等离子体特性确实非常不寻常，在我们太阳系的其他地方从未发现过，”未参与这项新研究的丹麦技术大学行星科学家约翰·利夫·约根森（John Leif Jørgensen）告诉媒体。

与地球的极光由太阳风暴引起不同，木星的极光 —— 一股比地球极光能量高出数百倍的活跃、超高速粒子流 —— 有时是其强大磁场的产物。研究作者表示，更好地理解此类现象的工作原理，可能对未来在系外行星上搜寻外星生命的任务具有宝贵价值。

天文学家在论文中写道：“虽然地球（上）不会发生这种情况，但它们可能适用于其他巨行星的极区，也可能适用于强磁化的系外行星或恒星。”

“木星是我们太阳系的罗塞塔石碑，”朱诺号的首席研究员斯科特·博尔顿（Scott Bolton）在NASA为该探测器制作的介绍页面上说。“朱诺号将作为我们的代言人前往那里 —— 去解读木星想要告诉我们什么。”

最初，NASA预计朱诺号的任务将于2017年结束，届时他们将有意引导探测器坠入木星大气层，这一决定符合NASA的行星保护要求。但朱诺号的飞行路径随着时间的推移发生了变化，NASA判定该探测器不再对木星的卫星构成威胁。因此，该机构批准了任务的延期。

尽管如此，科学家们确实认为，到今年9月，朱诺号的轨道将自然衰减，最终被木星大气层吞噬。然而，这绝不意味着人类对木星探索的终结；欧罗巴快船（Europa Clipper）探测器计划于2030年抵达木星的卫星欧罗巴（木卫二）。当然，即使在木星吞噬朱诺号之后，科学家们仍将拥有来自该探测器的海量宝贵数据，他们将在未来数年内继续进行细致分析。

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