木星40年来的X射线极光之谜 由中国科学家等解开了数十年来的谜团

以英国大学学院UCL(University College London)和中国科学院(Chinese Academy of Sciences)为中心的研究团队，就木星每隔几分钟就会发射X射线的机制，解开了数十年来的谜团。

这种 X 射线是木星极光的一部分，这是一种可见光和不可见光（红外线和紫外线）的爆发，当带电粒子与木星的大气相互作用时会发生。地球上也发生了类似的现象，产生了极光，但木星的极光要强大得多，并发出数百吉瓦的能量。这足以在短时间内为所有人类文明提供动力。

根据2021年7月9日刊登在《Science Advances》杂志上的研究，研究团队发现X射线耀斑是由木星磁力线的周期性振动引起的。通过这种振动产生等离子波，重离子粒子沿着磁力线“冲浪”，撞击木星的大气，以X射线的形式释放能量。

UCL马拉德宇宙科学研究所(UCL Mullard Space Science Laboratory)的William Dunn博士这样说道：“40年来已经证实木星正在产生X射线极光，但我们不知道它是如何产生的。当离子与木星的大气相撞时，才只知道其会发生。”，“这次，我们发现离子是通过等离子体波传送的。这是迄今为止没有提出过的说明，但是在同样的过程中会产生地球独自的极光。因此，这可能是存在于宇宙许多不同环境中的普遍现象”。

X射线极光虽然发生在木星的北极和南极，但多数情况下会像时钟那样有规律地发生，这次的观测是每27分钟发生一次X射线的爆发。进入大气层的离子粒子来源于从木星卫星伊奥的巨大火山向宇宙空间放出的火山气。这种气体通过与木星大气的碰撞电离，形成围绕木星的圆环状等离子体。

共同研究者中国科学院的张春华博士这样说道：“这个基本的过程已经明确了，下一个研究对象的可能性很大。同样的进程可能在土星、天王星、海王星以及太阳系以外的行星上也有发生，可以认为各种各样的带电粒子都是随波冲浪之中。”。

另外，论文的合著者Grazilla Branduardia Raymont教授（UCL马拉德宇宙科学研究所）说：“X射线通常是由黑洞和中子星这样强大而激烈的现象产生的，所以即使是单纯的行星也能产生X射线，我觉得很不可思议。我们无法访问黑洞，因为我们无法在太空中旅行，但木星离我们只有一箭之遥。NASA的朱诺（Juno）卫星到达了木星轨道，天文学者得到了能够近距离研究X射线生成环境的极好机会。"。本次研究分析了朱诺卫星和ESA的X射线观测卫星XMM牛顿(XMM- newton)连续进行了26个小时的木星及其周边环境观测。

结果显示，朱诺号检测到的等离子波和XMM牛顿记录的木星北极的X射线耀斑之间，发现了明确的相关关系。然后，通过计算机模拟，确认了该波将重离子粒子推向木星大气的事实。

目前尚不清楚为什么磁力线会周期性振荡，但这可能是由于它们与太阳风或木星磁层中的高速等离子体流相互作用而产生的。木星的磁场约为地球的2万倍，非常强，因此作为被磁场支配的区域的磁圈变得非常大。