太空科学家揭示木星能源危机背后的秘密

现在，天文学家利用夏威夷凯克天文台的数据绘制了这颗气态巨行星高层大气的最详细但全球地图，首次证实木星强大的极光负责提供全球范围的热量。

James O'Donoghue 博士是 JAXA 的研究员，并在莱斯特完成了博士学位，并且是该研究论文的主要作者。他说：

“我们首先开始尝试在莱斯特大学绘制木星最高层大气的全球热图。当时信号不够亮，无法揭示木星极地以外的任何东西，但根据从这项工作中吸取的经验教训，我们设法几年后，在地球上最大、最具竞争力的望远镜之一上获得安全的时间。

“使用凯克望远镜，我们制作了非常详细的温度图。我们发现极光内的温度开始非常高，正如之前的工作所预期的那样，但现在我们可以观察到木星的极光，尽管它只占不到 10% 的面积地球，似乎正在加热整个事物。

“这项研究从莱斯特开始，在波士顿大学和美国宇航局进行，最后在日本的 JAXA 结束。来自各大洲的合作者共同努力使这项研究取得成功，结合美国宇航局在木星轨道上运行的朱诺号航天器和 JAXA 天文台 Hisaki 航天器的数据在太空。”

Tom Stallard 博士和 Henrik Melin 博士都是莱斯特大学物理与天文学院的成员。斯塔拉德博士补充说：

“在我们太阳系内每颗巨行星顶部的稀薄大气中，一直存在着一个长期存在的谜团。在过去的 50 年里，通过每次木星太空任务以及地面观测，我们一直在测量赤道温度太热了。

“这场‘能源危机’一直是一个长期存在的问题——这些模型是否未能正确模拟极光的热量流动方式，或者赤道附近是否还有其他未知的热源?

“这篇论文描述了我们如何以前所未有的细节绘制这个区域，并表明，在木星，赤道加热与极光加热直接相关。”

当带电粒子被行星的磁场捕获时，就会出现极光。它们沿着磁场线向行星的磁极盘旋，撞击大气中的原子和分子以释放光和能量。

在地球上，这导致了形成北极光和澳大利亚的特征性灯光秀。在木星，从其火山卫星艾欧喷出的物质导致太阳系中最强大的极光和地球极地地区的巨大热量。

尽管木星极光长期以来一直是加热这颗行星大气层的主要候选者，但此前的观测一直无法证实或否认这一点。

以前的高层大气温度图是使用仅由几个像素组成的图像形成的。这不足以了解地球上的温度可能如何变化，因此几乎没有提供额外热量来源的线索。

研究人员创建了五张不同空间分辨率的大气温度图，其中最高分辨率的地图显示了“高”经度两度乘纬度“宽”两度的正方形的平均温度测量值。

该团队搜索了 10,000 多个单独的数据点，只绘制了不确定性低于 5% 的点。

气态巨行星的大气模型表明它们就像一个巨大的冰箱，热能从赤道向极地吸收，并沉积在这些极地地区的低层大气中。

这些新发现表明，快速变化的极光可能会推动能量波对抗这种极地流动，从而使热量到达赤道。