一项新的研究发现，来自木星极光的神秘 X 射线耀斑表明，这颗巨大行星的“北极光”可能与地球具有意想不到的相似之处。
极光是地球上被称为北极光或南极光的闪烁光芒，可以在太阳系中许多行星的两极上方看到。当来自太阳或其他天体的高能粒子撞击行星的磁层（受世界磁场控制的区域）并沿着其磁场线向下流动与大气中的分子碰撞时，就会产生这些舞动的光。
木星的磁场非常强——大约是地球磁场的 20,000 倍——因此它的磁层非常大。如果在夜空中可以看到那个外星磁层，它将覆盖我们月球大小数倍的区域。因此，木星的极光比地球的要强大得多，释放出数百吉瓦的能量——足以短暂地为整个人类文明提供动力。
木星的极光也会发出不寻常的 X 射线耀斑，这些耀斑源自木星的火山卫星艾欧喷出的带电硫和氧离子。单是木星的 X 射线极光每一次释放大约 1 吉瓦，相当于地球上一个发电站在几天内产生的能量。这些 X 射线极光经常像发条一样脉动，有规律地跳动几十分钟，持续几十个小时。
驱动这些耀斑的具体机制长期以来一直是个谜。研究报告的共同主要作者、北京地球与行星物理重点实验室的行星科学家姚仲华告诉太空网说：“40 多年来，我们一直在思考是什么导致了木星壮观的 X 射线极光。” .
为了揭示这些耀斑的来源，研究人员使用美国宇航局的朱诺号探测器，绕木星运行，在 2017 年 7 月 16 日和 7 月 17 日近距离检查了这颗巨行星的磁层。同时，他们还拥有欧洲航天局的 XMM-牛顿望远镜绕地球运行的 ，远程分析来自木星的X 射线。
科学家们发现，X 射线耀斑显然是由木星磁场线的规律振动触发的。这些振动会产生行星尺度的等离子体波——带电粒子云——使重离子沿着磁场线“冲浪”，直到它们撞击行星的大气层，以 X 射线的形式释放能量。
类似的等离子波有助于在地球上产生极光。因此，尽管木星在各方面都比地球大得多——例如更大的质量和直径、更多的能量、更强的磁场和更快的自转——“似乎造成木星离子极光和地球离子极光的过程是相同的，”该研究的共同主要作者、伦敦大学学院的天体物理学家威廉·邓恩告诉 Space.com。“这暗示了空间环境的潜在普遍过程。”
目前尚不清楚为什么木星的磁场线会定期振动。研究人员说，可能性包括与太阳风或木星磁层内的高速等离子体流相互作用。
研究人员发现冲向木星两极的带电粒子似乎没有足够的能量来产生 X 射线极光，“因此它们需要在途中进行一些额外的加速，”姚说。“那些额外的加速过程是什么？”
科学家们认为，木星大气层上方可能存在的巨大电压可能会加速这些带电粒子“以巨大的能量向大气层移动”，邓恩说。“这些可能起着关键作用。”
未来，姚建议调查其他世界，看看等离子波是否也有助于在那里驱动极光。他说，类似的活动可能会发生在土星、天王星、海王星和可能的系外行星周围，不同种类的带电粒子在波浪中“冲浪”。
