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新旧数据对比出木星磁场的长期变化,纬向风是影响关键

2024-04-25 220

NASA 整理了 40 年来数个探测器路经木星时收集的数据,终于证明木星内部磁场随着时间推移具有长期变化,这一发现将帮助科学家更了解该星球内部结构。

木星是太阳系内最大的行星,众所皆知的地标就是大红斑(Great Red Spot,GRS)──自 17 世纪首次观察以来至今都还未消失的超大风暴,并且拥有超强大磁场,强度约地球磁场的 14 倍,是太阳系中除了太阳黑子以外最强的磁场源。

想要了解一个行星的磁场,我们需要近距离测量资料,NASA 过去因此派了先锋 10 号(Pioneer 10)、先锋 11 号(Pioneer 11)、航海家 1 号(Voyager 1)、尤利西斯号(Ulysses)等探测器过去和木星打招呼,并回传第一手观测资讯。

现在,NASA 将上述 4 个旧探测器收集的数据,与朱诺号(Juno)在 2016 年绘制的行星磁场图进行对比,虽然旧探测器资料量有限,但与最新的磁场模型相比,两者确实不太一致,科学家对木星内部磁场的长期变化(secular variation)终于有了眉目。

为什么要强调木星内部磁场?《Live Science》解释,因为木星还带有数量惊人的卫星群,其中木卫一“埃欧”号称太阳系地质活动最活跃的天体,其火山喷发的带电粒子有部分进入木星的磁层和电离层(大气层外围的带电粒子区域),也会因此改变木星磁场。

因此,研究人员特别开发新的算法,删除受卫星带电粒子影响之数据,呈现最干净的木星本身磁场,我们终于可以看出是什么因素导致木星磁场发生变化。

研究了几种不同模型后,研究团队认为是行星纬向风(Zonal wind)改变了磁场。这些风从木星顶层向下延伸超过 3,000公里深,而驱动纬向风的源头来自木星大蓝斑(Great Blue Spot)──与大红斑不同,大蓝斑是靠近木星赤道附近的强磁场区域,与纬向风结合后剪切并拉伸磁场,缓缓影响木星磁场长期变化。

论文主要作者 Kimee Moore 表示,很难相信是一个狭小的强磁场区域控制着长期变化,但数据不会骗人,接下来,科学家将开始建立木星磁场长期变化的地图。新论文发表在《自然天文学》期刊。

  • Hidden Winds on Jupiter May Be Messing with Its Enormous Magnetic Field
  • NASA’s Juno Finds Changes in Jupiter’s Magnetic Field

(首图来源:NASA)

2019-05-23 16:03:00

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