木星和土星磁场上有磁场吗?

美国宇航局透露美国宇航局的“朱诺”号和“卡西尼”号宇宙飞船已经揭开了太阳系的秘密,它们“不同于我们以前见过的任何东西”

朱诺号帮助我们木星和土星磁場的演化。

朱诺号的任务是通过揭示气态巨行星木星和土星磁场的起源和演化来加速我们对太阳系起源的理解卡西尼号环绕土星运行,這是美国宇航局有史以来最雄心勃勃的行星太空探索任务之一美国宇航局的科学家们宣布,美国宇航局的“朱诺”号和“卡西尼”号宇宙飞船再次彻底改变了我们对太阳系运行方式的理解

据美国宇航局的研究人员称,俊和卡西尼传回的详细的磁性和重力数据“非常宝贵但也令人困惑”。

加州理工学院(Caltech)科学家戴维史蒂文森(Daid Steenson)教授将这些数据描述为“与我们以前见过的任何数据都不同”并补充称:“对这┅现象的任何解释都必须是不正统的。”

“一个成功的任务会让我们感到惊讶如果科学只是证实了我们之前的想法,那它将是无聊的”

美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船在土星轨道上运行了13年,之后于2017年坠入土星“朱诺”号在过去三年里一直在木星和土星磁场轨道上运荇。

这张朱诺号拍摄的照片捕捉到了木星和土星磁场北温带的动态

综上所述,这项研究除了为未来的研究提供信息外似乎还对现有的呔阳系理论提出了挑战。

史蒂文森教授说:“尽管还有一些谜题有待解释但这已经阐明了我们对行星如何形成、它们如何形成磁场以及風如何吹的一些想法。”

例如美国宇航局的科学家利用“朱诺”号上的仪器对微波进行了研究,以探索土星的大气层

木星和土星磁场誑暴的南半球被朱诺号捕获。

研究显示令人惊讶的是,大气以一种他们没有预料到的方式均匀地混合在一起

史蒂文森说:“对此的任哬解释都必须是非正统的。”

据说土星的非正统大气是由天气事件形成的,这些天气事件使大量的冰、液体和气体聚集在土星周围的环境中但这一点仍不清楚。

美国宇航局探测器上的其他尖端仪器传回了有关土星引力和磁场构成的神秘数据

巨大的气体行星木星和土星磁场似乎有一些无法解释的磁场要么异常高要么异常低的点,而且北半球和南半球的磁场非常不同

美国宇航局:木星和土星磁场的北半浗是从美国宇航局的朱诺号宇宙飞船上拍摄的。

史蒂文森教授承认:“这与我们以前见过的任何情况都不一样”

美国宇航局的科学家们還从木星和土星磁场核心的重力数据中发现,它含有更重的元素相当于地球整体质量的10倍以上。

但是这些元素并没有挤压到木星和土星磁场的中心而是与上面的氢混合在一起,氢以金属液体的形式存在

土星的卫星土卫六由于其厚厚的大气层而显得朦胧。

NASA卡西尼号和朱諾号的数据也提供了关于木星和土星磁场和土星外层的迷人的新见解

尽管重元素的数量尚不清楚,但外层在地球磁场中所起的作用要比科学家们预想的大得多

美国国家航空航天局现在希望在地球上重现它们超凡脱俗的温度和压力,以加深我们对这些神秘行星的

根据天体物理学家团队的一项新研究靠近其他恒星运行的气体巨行星具有强大的磁场,比我们自己的木星和土星磁场强很多倍这是第一次根据观察结果计算出这些油畾的强度。

该团队由科罗拉多大学的Wilson Cauley领导还包括亚利桑那州立大学地球与太空探索学院的副教授Evgenya Shkolnik。其他研究人员是北亚利桑那大学的Joe Llama和意大利卡塔尼亚天体物理观测台的Antonino Lanza他们的报告于7??月22日在“ 自然天文学”上发表。

“我们的研究是第一次使用观测信号来推导系外行煋磁场领域的优势”什科利尼克说。“这些信号似乎来自恒星磁场与紧密轨道行星之间的相互作用”

自1988年以来,已经发现了超过3,000个包含超过4,000个行星的系外行星系统这些恒星系统中有许多包括天文学家所谓的“热木星和土星磁场”。这些巨大的气体行星被认为像太阳的朩星和土星磁场一样但是它们在近距离的轨道上运行,通常是恒星直径的五倍左右或者是月球与地球距离的大约20倍。

这样的行星在它們的恒星磁场内很好地行进行星场和恒星之间的相互作用可以是连续的和强大的。

这个例子显示了一颗热的木星和土星磁场绕着一颗红矮星旋转这两颗恒星的磁场相互作用,在恒星上产生活动天体物理学家利用这种活动来计算四个热木星和土星磁场星球系统的场强。圖片来源:NASAESA和A. Schaller(STScI)

该团队表示,以前的研究已经对系外行星磁场设置了上限例如通过无线电观测或纯粹来自理论。

“我们将来自磁星 - 行星楿互作用的恒星发射的增加与物理理论相结合以计算四个热木星和土星磁场的磁场强度,”主要作者Cauley说

该团队发现的磁场强度范围从20箌120?高斯。相比之下木星和土星磁场的磁场强度为4.3高斯,地球的场强仅为半高斯尽管这足以在全球范围内定位罗盘。

天体物理学家在夏威夷和法国使用望远镜获取四个热木星和土星磁场母星中离子化钙(Ca II)发射的高分辨率观测结果发射来自恒星的热的磁加热色球层,在较冷嘚恒星表面上方有一层薄薄的气体观察结果让团队计算出恒星钙排放中释放的能量。

Shkolnik说:“我们使用功率估算来计算行星的磁场强度使用行星的磁场如何与恒星磁场相互作用的理论。”

热木星和土星磁场(红点)是类似于我们木星和土星磁场的大型行星但它们靠近它们的恒星运行。四个热木星和土星磁场的磁场强度远大于地球土星,天王星或海王星 - 甚至是木星和土星磁场本身左侧刻度以高斯显示场强,底部刻度显示天文单位中恒星的轨道距离; 地球绕太阳运行1 AU图片来源:Wilson Cauley /科罗拉多大学

考利解释说,“磁场似乎处于低能量状态如果像橡皮筋那样扭曲或拉伸磁场,就会增加磁场中储存的能量” 热木星和土星磁场的轨道非常靠近它们的母恒星,所以行星的磁场可以扭转囷拉伸恒星的磁场

“当发生这种情况时,”考利说“当两个场重新连接时,能量就会被释放这会加热恒星的大气层,增加钙的排放”

天体物理学家怀疑,热的木星和土星磁场会像我们自己的木星和土星磁场一样在它们内部深处产生磁场。新的观测结果首次探讨了這些大质量行星的内部动力学

“这是基于观测结果对这些行星的磁场强度的第一次估计,因此它是我们知识的巨大跳跃”Shkolnik指出。“它讓我们更好地了解这些行星内部正在发生的事情”

她补充说,它还应该帮助那些模拟热木星和土星磁场内部动力学的研究人员“我们對他们的磁场 - 或任何其他系外行星磁场一无所知 - 现在我们估计了四个实际系统。”

该模拟显示了热木星和土星磁场的磁场如何与其主星的磁场相互作用新的研究发现这种相互作用得到了增强,因为至少有四个热木星和土星磁场具有比以前想象的更大的计算磁场强度图片來源:Antoine Strugarek / CEA Saclay /UniversitédeMontréal

该团队表示,考虑到地球的自转和年龄这些领域的优势比人们预期的要大。行星磁场的标准发电机理论预测采样行星的场强仳团队发现的要小得多

相反,观测结果支持这样的观点即行星磁场取决于通过行星内部的热量。因为它们从它们的恒星吸收了大量额外的能量所以热木星和土星磁场应该具有比具有相似质量和旋转速率的行星更大的磁场。

“我们很高兴看到场值的大小与内部热通量理論所预测的相当”Shkolnik说。“这也可能有助于我们更清楚地了解温带岩石行星周围的磁场”

地球、木星和土星磁场和土星上嘟有极光现象吗?
极光产生的条件第一要有磁场,使太阳发出的高能带电粒子流沿行星固有磁场进入两磁极;第二要有大气,因为发光是粒子流囷高层大气的气体分子碰撞,使其激发或电离的彩色发光现象.木星和土星磁场土星都有较强的磁场,满足第一个条件,但它们的大气是氢气和甲烷为主,和地球大气成分不一样,电离产生的现象应该也不同,发光应该是有的
极光现象是由行星的磁场与太阳风暴(又叫“恒星风”.带粒子)互楿摩擦生成的.因为地球、木星和土星磁场和土星都有磁场.所以它们都有极光现象
地球、木星和土星磁场有极光现象 土星.....
地球、木星和土星磁场的土星上都存有极光现象与地球活木星和土星磁场极光尤为不同的是,土星极光在这颗行星的昼夜交替之际显得尤其明亮有时会形成一个螺旋形。

参考资料

 

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