在木星的四颗最大卫星上探测到新的极光

　　艺术家描绘了木星的卫星木卫三上的氧气极光，这是太阳系中最大的卫星，从Hawaii岛的莫纳克亚使用双凯克天文台望远镜观察到的。Credit: Julie Inglis

　　据美国物理学家组织网（by W. M. Keck Observatory）：天文学家利用Hawaii莫纳克亚岛上的W. M .凯克天文台发现可见光波长的极光出现在木星的四颗主要卫星上:木卫一、木卫二、木卫三和木卫四。

　　利用凯克天文台的高分辨率中阶梯光谱仪(HIRES)以及大型双目望远镜和阿帕奇角天文台的高分辨率光谱仪，由加州理工学院和波士顿大学领导的一个团队观察了木星阴影中的卫星，以便它们由气体巨人的强磁场引起的微弱极光可以在没有从它们表面反射的明亮阳光的竞争下被发现。

　　“这些观察很棘手，因为在木星的阴影下，卫星几乎看不见。加州理工学院教授凯瑟琳·德·克勒尔说:“它们微弱的极光发出的光是唯一证实我们已经将望远镜对准了正确位置的证据。”她是今天发表在《行星科学杂志》上的两篇新研究论文之一的第一作者。

　　伽利略的所有四个卫星都显示了我们在地球两极附近的天空中看到的相同的氧气极光，但木星卫星上的气体要稀薄得多，允许深红色比我们熟悉的绿光亮近15倍。

　　在木卫二和木卫三，氧气也会点亮红外波长，只是比人眼能看到的略红一些——这是在地球以外的物体的大气中首次看到这种现象。

　　在木星最内侧的卫星木卫一上，由气体和尘埃组成的火山羽流规模巨大，高达数百公里。这些羽状物含有氯化钠和氯化钾等盐类，分解后会产生额外的颜色。钠使木卫一的极光发出我们在城市街灯中看到的同样的黄橙色光芒。新的测量结果还显示了木卫一上的钾极光，这是以前在其他地方没有探测到的。

　　“极光不同颜色的亮度告诉我们这些卫星的大气层可能是由什么组成的，”德克勒尔说我们发现分子氧，就像我们在地球上呼吸的一样，可能是冰冷的月球大气的主要成分。"

　　新的测量显示水的证据很少，这引发了一场活跃的科学辩论，即木星卫星的大气层是否具有大量水蒸气。目前人们认为木星的外3颗伽利略卫星在其厚厚的冰表面下含有液态水的海洋，有初步证据表明木卫二大气中的水有时可能来自其海洋或冰壳内的液体水库。

　　由于木星的强磁场是倾斜的，这些卫星上的极光会随着行星的旋转而改变亮度。此外，大气层可以对从温暖的阳光到木星冷阴影的快速转变做出反应。

　　“木卫一的钠在进入木星阴影的15分钟内变得非常微弱，但在它出现在阳光下后需要几个小时才能恢复，”波士顿大学天文学教授、第二篇论文的主要作者卡尔·施密特解释道。“这些新特征对于理解木卫一的大气化学非常有见地。木星的日食提供了一个了解阳光如何影响其大气层的自然实验，这很好。”

　　由于美国宇航局的朱诺任务和詹姆斯·韦伯太空望远镜，这四颗卫星上的新型极光为木星爱好者的黄金时代增添了令人兴奋的一面。如果你足够幸运能在地球上看到极光，停下来想想如果你从木星的一颗卫星上看的话，这场秀会有多精彩。

　　由德克勒尔领导的关于这项研究的第一篇论文题为“木卫二、木卫三和木卫四的光学极光”施密特领导的第二篇论文题为“木卫一在木星阴影下的光学极光”。