美国国家航空航天局的韦伯揭示了木星极光的新细节和奥秘

（蜘蛛网eeook.com）据美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心：美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到了我们太阳系最大行星上极光的新细节。在木星上观察到的舞动的光比在地球上看到的亮数百倍。凭借韦伯的先进灵敏度，天文学家研究了这些现象，以更好地了解木星的磁层。

极光是当高能粒子进入行星磁极附近的大气层并与原子或气体分子碰撞时产生的。在地球上，这些被称为北极光和南极光。木星上的极光不仅体积巨大，而且比地球大气层中的极光能量高出数百倍。地球的极光是由太阳风暴引起的——当太阳的带电粒子降落在高层大气中，为气体提供能量，并使它们发出红色、绿色和紫色的光芒。

2023年12月25日，韦伯的近红外相机（NIRCam）捕捉到了这些在3.36微米（F335M）波长下拍摄的木星极光观测结果。科学家发现，被称为H3+的三氢阳离子的排放比以前认为的要多变得多。H3+是由高能电子对氢分子的冲击产生的。由于这种发射在红外线中发出明亮的光，韦伯的仪器能够很好地观测到它。图像：美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、乔纳森·尼科尔斯（莱斯特大学）、马赫迪·扎马尼（欧洲航天局/韦伯）

木星的极光还有一个额外的来源：这颗气态巨星的强磁场从周围捕获带电粒子。这不仅包括太阳风中的带电粒子，还包括其轨道卫星埃欧抛入太空的粒子，埃欧以其众多大型火山而闻名。木卫一的火山喷出的粒子逃脱了月球的引力，绕木星运行。太阳释放的大量带电粒子也到达了地球。木星巨大而强大的磁场捕获了所有带电粒子，并将其加速到惊人的速度。这些高速粒子以高能撞击地球大气层，激发气体并使其发光。

这些对3.36微米（F335M）木星极光的观测（如上图左侧所示）是在2023年12月25日用美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜的近红外相机拍摄的。科学家发现，被称为H3+的三氢阳离子的排放比以前认为的要多变得多。H3+是由高能电子对氢分子的冲击产生的。由于这种发射在红外线中发出明亮的光，韦伯的仪器设备齐全，可以观测到它。右边的图像显示了木星，以指示观测到的极光的位置，该图像最初发表于2023年。图像：美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、STScI、里卡多·韦索（UPV）、Imke de Pater（加州大学伯克利分校）、Thierry Fouchet（巴黎天文台）、Leigh Fletcher（莱斯特大学）、Michael H.Wong（加州大学柏克莱分校）、Joseph DePasquale（STScI）、Jonathan Nichols（莱切斯特大学）、Mahdi Zamani（欧洲航天局/韦伯）

现在，韦伯的独特能力为木星上的极光提供了新的见解。望远镜的灵敏度使天文学家能够捕捉到快速变化的极光特征。由英国莱斯特大学的Jonathan Nichols领导的一个科学家团队于2023年12月25日使用Webb的NIRCam（近红外相机）捕获了新数据。

尼科尔斯分享道：“这真是一份圣诞礼物，让我大吃一惊！”。“我们想看看极光变化的速度有多快，预计它们会缓慢地消失，也许会超过一刻钟左右。相反，我们观察到整个极光区域都在发出嘶嘶声和爆裂声，有时会一秒一秒地变化。”

特别是，该团队研究了可以在极光中产生的三氢阳离子（H3+）的排放。他们发现，这种排放的变化比以前认为的要大得多。这些观测将有助于科学家了解木星高层大气是如何加热和冷却的。

该团队还在他们的数据中发现了一些无法解释的观察结果。

尼科尔斯补充道：“这些观测结果更特别的是，我们还用美国宇航局的哈勃太空望远镜在紫外线下同时拍摄了照片。”。“奇怪的是，韦伯观测到的最亮的光在哈勃的照片中没有真正的对应物。这让我们感到困惑。为了使韦伯和哈勃都能看到亮度的组合，我们需要大量非常低能量的粒子撞击大气层，这以前被认为是不可能的。我们仍然不知道这是如何发生的。”

该团队现在计划研究哈勃和韦伯数据之间的这种差异，并探索对木星大气和空间环境的更广泛影响。他们还打算通过更多的韦伯观测来跟进这项研究，他们可以将这些观测结果与美国国家航空航天局朱诺号航天器的数据进行比较，以更好地探索神秘的明亮发射的原因。

这些结果今天发表在《自然通讯》杂志上。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的空间科学天文台。韦伯正在解开太阳系的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是美国国家航空航天局及其合作伙伴欧洲航天局和加拿大航天局领导的一个国际项目。