Interviews

Mysteriet om Jupiters auroras blev endelig løst - og Jorden har mere tilfælles med dem, end vi troede

2024

Jupiter lyser op på en måde, der kan konkurrere med de fleste forlystelsesparker efter skumringen (for ikke at nævne Jordens auroras) - men hvad er der bag dette trolddom? Plasma.

15 engel nummer tvilling flamme

De fantastiske røntgenstråler fra Jupiters auroras har nogle ting tilfælles med vores egen planets nordlys. De udløses begge af vibrerende magnetfeltlinjer, undtagen Jupiters frigivelse af nok energi til midlertidigt at drive hele den menneskelige civilisation. I modsætning til jordversionen af fænomenet er Jupiters også usynlige for os, fordi de kun lyser i røntgenstråling. Disse havde noget at gøre med magnetfeltet. Nu ved vi hvad .

Medledet af planetforskere Zhonghua Yao fra det kinesiske videnskabsakademi og Wiliam Dunn fra University College London, har et team af forskere endelig kaldt det i en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i Videnskab fremskridt. Det, der før var kendt, var, at auroras opstod, da ioner kolliderede med den joviske atmosfære, og at der er plasma blandt dets magnetfeltlinjer. Yao fandt ud af, at disse ioner styrter ned i atmosfæren og frigiver ioner i røntgenform, når disse magnetfeltlinjer udløser bølger i plasmaet.

Det centrale spørgsmål var, hvad der med jævne mellemrum kunne tvinge ioner til at styrte ind i Jupiters atmosfære, fortæller Yao til SYFY WIRE. Så blev spørgsmålet: hvordan hænger kompressionsbølger og ionudfældninger sammen? Elektromagnetiske ioncyklotronbølger er en ideel forbindelse fra teoretisk plasmafysik.

Sikkerhedskopier bare et sekund. Vi kommer til elektromagnetiske ioncyklotronbølger på et øjeblik. Men først, observationerne.

Yao og hans team brugte data fra Jupiter sonde Juno og XMM-Newton rumobservatoriet til at finde ud af videnskaben bag disse næsten sci-fi fænomener. XMM-Newton er et af de mest avancerede røntgenobservatorier derude. Det kan opfange, hvor mange røntgenstråler der frigives fra Jupiters poler hurtigt nok til at afsløre detaljerne i variationer i disse emissioner over korte perioder. Hvor ofte røntgenstrålerne pulserede var et tip, der i sidste ende ville føre til svaret. Plasmaelektromagnetiske bølger eller magentohydrodynamiske bølger bevæger sig langs magnetfeltlinjen på ti minutter.

Ved at fortsætte med at sammenligne røntgen-aurorapulsationer med de magnetiske vibrationer, begynder vi at vide, om hele Jupiters magnetosfære vibrerer med tiden, eller om dette varierer fra sted til sted, siger Dunn.

Billedkredit: Røntgen: NASA/CXC/UCL/W. Dunn et al., Optisk: Sydpol: Kreditter: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt/Seán Doran Nordpol Kredit: NASA/JPL-Caltech /SwRI/MSSS

Eventuelle forstyrrelser i magnetfeltet blev taget i betragtning, og teamet indså, at de magentohydrodynamiske bølger, de så på, stemte overens med pulser i røntgenstråler. Disse var komprimerede magentohydrodynamiske bølger. De fungerede som kompressionsbølger , som oplever vibrationer parallelt med den retning, de bevæger sig, og kun kan forplante sig i et medium (stof i rummet mellem), som var plasma. Det periodiciteter , eller gentagne forekomster af et fænomen inden for bestemte tidsrum, tjekket ud i både XMM-Newton og Juno observationer. Det var det bevis, der var nødvendigt for at skabe computermodeller af, hvad der foregik.

De konsekvente periodiciteter mellem kompressionsbølgerne målt af Juno og røntgenpulsationerne målt ved XMM-Newton er det centrale bevis, siger Yao. I løbet af de 26 timer med kontinuerlige observationer af røntgenstråler var der tre intervaller, da de to datasæt var tilgængelige. Den konsekvente periodicitet er yderst usandsynligt en tilfældighed.

hvad er grabovoi-koder

Overraskende nok er Jupiters auroras tættere på Jordens, end vi troede. Auroraer på vores egen planet gennemgår en proces, der ikke ligner det, der sker på Jupiter. Når solvinden blæser ladede partikler ind, løber de også ind i vores magnetfelt og suser mod polerne, som om de kørte i en kosmisk rutsjebane. De smadrer derefter ind i atmosfæriske molekyler, der bliver ioniseret ved at få eller miste elektroner og starte et spektakulært lysshow. På Jupiter er aurorerne mere intense, som i permanente. Dette skyldes, at partikler kommer fra det vulkanske svovldioxid af dens konstant udbrudte måne Io i stedet for Solen.

Nu om elektromagnetiske ioncyklotron (EMIC) bølger der også har forbindelse til auroras på Jorden. EN cyclotron dannes, når et vekslende elektrisk felt accelererer ladede partikler, som hvirvler rundt om en spiral eller cirkulær vej inden for magnetfeltet på samme tid. Disse bølger findes i magnetiserede plasmaer og frigiver elektromagnetisk energi tæt på den nærmeste cyclotron. Yao ser frem til at bruge denne viden i fremtidige undersøgelser af andre planeter og måner.

Saturn, Uranus og Neptun kan alle drive systematiske kompressionsbølger, modulere ionfordelinger, spændende elektromagnetiske ioncyklotronbølger, der kan sprede ioner for at udfælde i planetariske atmosfærer, 'siger han. 'Vulkanske aktiviteter er heller ikke de eneste processer, der kan generere tunge ioner. De store vanddampe på Saturns måne Enceladus producerer vandgruppe -ioner, der ikke er så forskellige fra vulkanske ioner.

Sagen er, at ionerne i Jupiters magnetosfære er meget mere højenergi end dem, der findes i magnetosfærerne i andre kroppe, så forvent ikke en hel lyslandskab. Andre gasgiganter som Saturn producerer muligvis ikke engang røntgen-auroraer. Alligevel er dette et fascinerende kig på, hvordan specialeffekter skabes i rummet.

Er Jupiters aurorale pulser signaturen på en global proces eller bare en lille lokaliseret proces set de steder, Juno har udforsket hidtil? Vi ved det ikke endnu, siger Dunn. Efterhånden som Juno udforsker mere og mere af miljøet omkring Jupiter, får vi forhåbentlig svar på dette.