木星的“能源危机”蕴藏着怎样的秘密？

（a）温度不确定性的正射投影均不足5%；（b）横跨所有经度的每一维度的H3+温度中值。

phys.org网站当地时间8月4日报道，英国莱斯特大学、日本航天局（JAXA）、美国波士顿大学、美国宇航局戈达德太空飞行中心和美国国家信息通信技术研究所（NICT）的研究人员绘制出了木星高层大气迄今为止最详细的地图，首次揭示了木星大气加热的机制：这颗气态巨行星上强大的极光是整个行星的热源。相关研究成果刊登在《自然》杂志中。

JAXA研究人员James O'Donoghue博士说：“借助凯克望远镜，我们绘制了非常详细的温度图。我们发现，极光内部的温度开始非常高，与之前的预期吻合。然而，我们还发现了更有趣的结果——尽管木星的极光只笼罩了10%左右的行星面积，却似乎在加热整颗行星。”

莱斯特大学物理与天文学院研究人员Tom Stallard博士补充：“在太阳系中，每颗巨行星顶端的稀薄大气层都是一个谜题集。在过去的50年内，不论是针对木星的太空任务，还是地面观测项目，我们都一直在测量其赤道温度，因为它的温度实在太高了。这种‘能源危机’是一个长期存在的问题——是模型未能正确模拟出极光的热量流动，还是赤道附近存在其他未知热源？新研究表明，木星的赤道加热与极光加热直接相关。”

当带电粒子被行星磁场捕获时，就会产生极光。螺旋电子沿着磁力线向行星的磁极旋转，撞击大气中的原子和分子，释放光和能量。在地球上，这引发了南北两极的“极光秀”。对木星而言，木卫一喷出的物质诱导了太阳系中最强烈的极光，并在木星的极地区域产生了巨大热量。

此前的高空大气温度图分辨率较低，无法解释温度的变化情况，更无法提供额外热量起源的线索。O'Donoghue博士率领的团队搜索了超过10000个独立数据点，只绘制了其中不确定性小于5%的点。气态巨行星的大气模型显示，它们就像巨大的冰箱，从赤道向极地输送热能，然后沉积在极地附近的低层大气中。

这次的新研究指出，快速变化的极光可能会推动能量波阻止热量向极地流动，并使其转向赤道。此外，亚极光区域存在一个局部加热区，它可能为驱动热传递过程提供证据。

编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《自然》

期刊编号：0028-0836

原文链接：https://phys.org/news/2021-08-space-scientists-reveal-secret-jupiter.html

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