Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Ny forskning afslører hemmeligheden bag Jupiters nysgerrige nordlysaktivitet

Kredit:CC0 Public Domain

Auroral displays fortsætter med at fascinere videnskabsmænd, om de skarpe lys skinner over Jorden eller over en anden planet. Lysene giver fingerpeg om sammensætningen af ​​en planets magnetfelt, og hvordan dette felt fungerer.

Ny forskning om Jupiter beviser dette punkt - og tilføjer til intrigen.

Peter Delamere, en professor i rumfysik ved University of Alaska Fairbanks Geophysical Institute, er blandt et internationalt hold på 13 forskere, der har gjort en nøgleopdagelse relateret til nordlyset på vores solsystems største planet.

Holdets arbejde blev offentliggjort 9. april, 2021, i journalen Videnskabens fremskridt . Forskningspapiret, med titlen "Hvordan Jupiters usædvanlige magnetosfæriske topologi strukturerer sin nordlys, " blev skrevet af Binzheng Zhang fra Department of Earth Sciences ved University of Hong Kong; Delamere er den primære medforfatter.

Forskning udført med en nyudviklet global magnetohydrodynamisk model af Jupiters magnetosfære giver beviser til støtte for en tidligere kontroversiel og kritiseret idé, som Delamere og forskeren Fran Bagenal fra University of Colorado i Boulder fremlagde i et papir fra 2010 - at Jupiters polære hætte er skruet ind i del med lukkede magnetfeltlinjer i stedet for helt med åbne magnetfeltlinjer, som det er tilfældet med de fleste andre planeter i vores solsystem.

"Vi som samfund har en tendens til at polarisere - enten åbne eller lukkede - og kunne ikke forestille os en løsning, hvor det var lidt af begge dele, " sagde Delamere, som har studeret Jupiter siden 2000. "Alligevel set i bakspejlet, det er præcis, hvad nordlyset afslørede for os."

Åbne linjer er dem, der udgår fra en planet, men stikker ud i rummet væk fra solen i stedet for at forbinde igen med et tilsvarende sted på den modsatte halvkugle.

På jorden, for eksempel, nordlyset optræder på lukkede feltlinjer omkring et område, der omtales som nordlysovalen. Det er den høje breddegradsring nær - men ikke ved - hver ende af Jordens magnetiske akse.

Inden i den ring på jorden, imidlertid, og som med nogle andre planeter i vores solsystem, er en tom plet kaldet polarhætten. Det er et sted, hvor magnetiske feltlinjer strømmer ud uden forbindelse - og hvor nordlyset sjældent dukker op på grund af det. Tænk på det som et ufuldstændigt elektrisk kredsløb i dit hjem:intet komplet kredsløb, ingen lys.

Jupiter, imidlertid, har en polarhætte, hvor nordlyset blænder. Det undrede forskerne.

Problemet, Delamere sagde, er, at forskere var så Jord-centrerede i deres tænkning om Jupiter på grund af det, de havde lært om Jordens egne magnetfelter.

Ankomsten til Jupiter af NASAs Juno-rumfartøj i juli 2016 gav billeder af polarhætten og nordlys. Men de billeder, sammen med nogle fanget af Hubble-rumteleskopet, kunne ikke løse uenigheden blandt videnskabsmænd om åbne linjer versus lukkede linjer.

Så Delamere og resten af ​​forskerholdet brugte computermodellering for at få hjælp. Deres forskning afslørede et stort set lukket polarområde med et lille halvmåneformet område med åben flux, kun tegner sig for omkring 9 procent af polarhætteområdet. Resten var aktiv med nordlys, betegner lukkede magnetfeltlinjer.

Jupiter, det viser sig, har en blanding af åbne og lukkede linjer i sine polære hætter.

"Der var ingen model eller ingen forståelse for at forklare, hvordan du kunne have en halvmåne af åben flux, som denne simulering producerer, " sagde han. "Det kom bare aldrig ind i mit sind. Jeg tror ikke, at nogen i samfundet kunne have forestillet sig denne løsning. Men denne simulering har produceret det."

"Til mig, dette er et stort paradigmeskifte for den måde, vi forstår magnetosfærer på."

Hvad afslører dette ellers? Mere arbejde til forskere.

"Det rejser mange spørgsmål om, hvordan solvinden interagerer med Jupiters magnetosfære og påvirker dynamikken, " sagde Delamere.

Jupiters nordlysaktive polare hætte kunne, for eksempel, skyldes planetens hastighed – én gang hver 10. time sammenlignet med Jordens én gang hver 24. time – og dens magnetosfæres enorme størrelse. Begge reducerer solvindens påvirkning, hvilket betyder, at polarhættens magnetfeltlinjer er mindre tilbøjelige til at blive revet fra hinanden for at blive åbne linjer.

Og i hvor høj grad påvirker Jupiters måne Io de magnetiske linjer inde i Jupiters polære hætte? Io er elektrodynamisk forbundet med Jupiter, noget unikt i vores solsystem, og bliver som sådan konstant strippet for tunge ioner af sin moderplanet.

Som avisen bemærker, "Juryen er stadig ude på den magnetiske struktur af Jupiters magnetosfære, og hvad dens aurora præcis fortæller os om dens topologi."


Varme artikler