伽利略号旧数据披露了木星卫星磁场的有趣细节学术资讯

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▲这是一幅艺术家创作的插图，“伽倪墨得斯”（Ganymede）是围绕木星运行的最大卫星。该图中带有极光的伽倪墨得斯，是由美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜观测到的景象。

众所周知，木星是太阳系中的一颗气体巨行星，美国国家航空航天局（NASA）的“伽利略号”木星探测器曾围绕它运行了8年时间，虽然该任务早在2003年就已终止，但最近科学家从伽利略号第一次飞越木星最大卫星“伽倪墨得斯”（Ganymede）时的旧数据中发现，该木星卫星的环境与条件在太阳系中是独一无二的。据《地球物理研究快报》近期刊发的一篇研究论文称，这一基于旧数据的新研究成果揭示了关于“伽倪墨得斯”的独特磁层结构的有趣细节。

新的研究结果还原了一个暴风雨般的景象：粒子从“伽倪墨得斯”表层冰面被猛烈地喷射出来。形成该现象的原因有二：一是因为射来的等离子体雨被反射出去；二是木星和“伽倪墨得斯”两者磁场环境之间发生的爆炸性磁场事件在两个天体之间形成了强烈的等离子体流动。科学家们认为，这些观测结果可能成为揭开“伽倪墨得斯”所有谜团的关键，例如为什么该卫星上的极光如此明亮等等。

1996年，伽利略号抵达木星后不久就获得了一个惊人发现：“伽倪墨得斯”有自己的磁场。太阳系中的行星都有自己的磁场，但让人讶异的是，木星的这颗卫星也有自己的磁场，也就是所谓的磁气圈。从1996年到2000年，伽利略号执行了6次针对“伽倪墨得斯”的目标飞行任务，并用多台仪器收集该卫星上磁气圈的数据。这些仪器包括探测器的等离子体子系统（PLS），它用来测量在伽利略号周围环境中流动的等离子体（被激发的、带电的气体）的密度、温度和方向。

研究整个太阳系的磁气圈不仅有助于科学家了解影响地球周围磁场环境的物理过程，它还可以帮助我们了解其它潜在的适宜人类居住星球的大气圈层，它们可能存在于我们的太阳系中或是更遥远的宇宙深处。

“伽倪墨得斯”的磁气圈让我们有机会去研究木星磁气圈中一个独立且独特的磁场环境。由于受到木星磁气圈的庇护，这个子磁气圈免受了太阳风的侵扰，因而它的形状与太阳系中其它的磁气圈不同。通常，磁气圈的形状是受流经它们的超音速太阳风粒子的压力形成的，而“伽倪墨得斯”的磁气圈是被围绕木星的、流动相对较慢的等离子体塑造成了一个长角形状，其角尖向该卫星轨道前方伸展。

当伽利略号飞过了“伽倪墨得斯”之后，就被高能粒子不断地撞击，“伽倪墨得斯”也经受着同样的撞击。木星磁气圈加速了等离子体粒子的流动，让它们持续降落在“伽倪墨得斯”的两极，在那里磁场将它们引导流向卫星表面。伽利略号等离子体子系统观测数据的最新分析显示，等离子体会被降落的等离子雨从卫星表层冰面反弹喷射出去。

当伽利略在木星周围巡航时，也碰巧飞越穿过了由于磁力线的缠结和断裂所引起的爆炸事件。这个被称为“磁力线重联”的事件在太阳系的磁气圈中是很常见的现象。然而，伽利略号首次观测到，由于两个磁气圈之间的磁力线重联事件，在木星和“伽倪墨得斯”之间产生了强烈的等离子体流。据认为，该离子体激升雷射现象就是使“伽倪墨得斯”的极光异常明亮的原因。

未来对该等离子体子系统数据的进一步研究还可能会揭开之前伽利略和哈勃太空望远镜的观测数据所确认的“伽倪墨得斯”内部地下海洋的奥秘。

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编译：朱明逸审稿：阿淼编辑：程建兰

来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/04/180430131826.htm