外星极光会发生在其他星球上吗?
如果你有幸一睹北极光,这将是你永生难忘的经历。这些舞动的绿色、红色和紫色光带周期性地照亮了从北极圈到北半球中纬度,甚至远至纽约和伦敦的夜空。类似的光也出现在南半球,从南极洲周围地区辐射出去。
这种诡异的光是一种叫做极光的现象,以古希腊黎明女神的名字命名。但是极光的起源不是神圣的;相反,它们是由高能太阳风轰击地球高层大气造成的。当来自这些太阳风的光子与大气气体相互作用时,它们会发出明亮的颜色,并沿着我们星球的磁力线被拉成奇妙的形状。“氧气是红色和绿色的,蓝色或紫色的是氮气,”日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的行星科学家詹姆斯·奥多诺格告诉《生活科学》。
但是地球是太阳系中唯一可以看到极光的地方吗?
原来极光并不是我们星球独有的;它们也存在于其他天体上。这些外星极光呈现出更加美丽和奇异的形式。“当你观察其他行星时,基本规则会发生变化,”英国莱斯特大学的行星天文学家汤姆·斯塔拉德告诉《生活科学》。
例如,最近在火星上发现的一种极光(被称为“蜿蜒离散的”极光)蜿蜒在红色星球的一半,尽管事实上火星只有零星的磁力线。根据发表在《地球物理研究快报》杂志上的2021年研究,土星上的一些极光是由天气模式产生的。天王星的磁场,像行星本身一样,在其轴上倾斜,导致极光呈现复杂的形状,并在意想不到的区域形成。
迄今为止,太阳系中最强烈的极光出现在木星上。《自然》杂志2017年的一项研究发现,这些强烈的电磁辐射爆发比地球上的强30倍。但是,即使有那么多能量,你可能也无法用肉眼看到木星的极光——它的大部分光是在可见光谱之外的波长发出的。“红外线是木星和土星上最大的辐射源,”奥多诺格说,“除此之外,还有可见光、X射线和无线电。”
在太阳系的其他地方,极光的定义被打破了。通常,极光被认为是行星(或月球)大气层中太阳风产生的白炽电磁辉光。水星没有大气可言——但它确实经历了产生极光的地磁暴。“如果你用X射线光谱仪观察水星的夜晚,你会看到表面的岩石发出X射线,”斯塔拉德说,“所以这就像是固态极光。”X射线分光计探测非常高频率的光波,是天文学中的一个重要工具。
同样,木星的一些极光也不是由太阳风产生的。相反,根据美国宇航局的说法,它们是由地球的火山卫星木卫一喷入磁层的粒子产生的。
现在,有了像詹姆斯·韦伯太空望远镜这样的下一代仪器,科学家们希望他们甚至能够窥视宇宙足够远的地方,以探测系外行星上的第一次极光。没人知道这些灯光秀会有什么,但肯定会很壮观。“每一道极光都有趣、怪异、奇妙。”斯塔拉德说。
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