Jupiter 's levende glødende auroras har en mystisk strømkilde

for første gang nogensinde har NASAs Juno-rumfartøj set elektroner, der fyres ned i Jupiters atmosfære med op til 400.000 volt. Det er en enorm mængde energi, der giver anledning til planetens glødende auroras. Disse utroligt høje spændinger ses dog kun lejlighedsvis-og det rejser spørgsmål om, hvad der præcist ligger bag nogle af planetens mest levende glød ved polerne.

opdagelsen, detaljeret i en undersøgelse offentliggjort i dag i Nature, blev muliggjort af instrumenterne om bord på Juno, der har kredset om Jupiter i lidt over et år, forbi polerne tættere end noget andet rumfartøj har før. Det bekræfter til dels, hvad astronomer forventede, men det viser også, at Jupiters auroras opfører sig anderledes end auroras på jorden — gennem processer, som vi ikke fuldt ud forstår endnu.

Auroras, på både Jorden og Jupiter, dannes, når ladede partikler som elektroner spiraler ned ad en planets magnetfeltlinjer, kommer ind i atmosfæren og skaber en glød. På jorden er de mest intense auroras forårsaget af solstorme, der opstår, når højenergipartikler udstødes fra solen regner ned på vores planet. Når disse partikler kommer ind i atmosfæren, interagerer de med gasser og får himlen til at lyse rødt, grønt og blåt ved polerne. På Jupiter dannes auroras af partikler, der for det meste udstødes fra Io, planetens måne. IOS vulkaner Spyder enorme mængder svovl og ilt ud i rummet og indlæser Jupiters magnetfelt med partikler.

på begge planeter accelereres elektroner langs magnetfeltlinjerne ved hjælp af elektriske strømme — svarende til den elektriske strøm, der går gennem stikket, når du tilslutter din telefonoplader. På jorden er solvinden strømkilden, der skyder elektroner på op til 30.000 volt. (Til sammenligning er din stikkontakt i USA 110-120 volt.) På Jupiter er det planetens superhurtige rotation, der fungerer som en gigantisk elektrisk generator, så astronomer forventede, at elektroner også ville blive fyret af meget høje spændinger på Jupiter. Men de havde aldrig observeret dette før, så Juno gav astronomer den mulighed for første gang.

“vi har aldrig fløjet lige over Jupiters poler før,” siger Jonathan Nichols, professor ved Institut for Fysik og Astronomi ved University of Leicester, som ikke deltog i undersøgelsen. “Så Juno fortæller os om disse partikler for første gang.”

rumfartøjet befinder sig i en ekstremt elliptisk bane omkring Jupiter og passerer meget tæt på polerne hver 53.dag. For at studere Jupiters auroras var sonden udstyret med flere instrumenter, herunder Juno Energetic Particle Detector Instrument (JEDI). Sonden rejser omkring 30 miles i sekundet over polerne, så målingerne skal ske i løbet af få sekunder, siger studieforfatter Barry Mauk, leder for JEDI og en videnskabsmand ved Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, som lavede instrumentet. “Det var en meget betydelig udfordring,” fortæller Mauk The Verge. “Vi er meget stolte af, at vi var i stand til at trække det ud.”

på sin første flyby over aurorerne opdagede Juno imidlertid ikke de høje spændinger, som astronomer forventede. “Vi var meget overraskede,” siger Mauk. Derefter opdagede rumfartøjet endelig signaturen af elektroner, der blev fyret ned i atmosfæren med omtrent samme energi — så højt som 400.000 volt.

det underlige er dog, at disse høje spændinger ikke altid er der, siger Mauk. De ses kun lejlighedsvis. Og nogle gange spotter Juno elektroner, der fyres ned i atmosfæren med alle forskellige energier på en tilsyneladende tilfældig måde. Hvad der forårsager denne tilfældige acceleration af elektroner ved forskellige energier — som skaber meget lyse auroras — er et mysterium, siger Mauk.

“det ser ud til, at billedet ikke er så klart, som vi troede,” fortæller Nichols The Verge. “Jeg er ikke helt sikker på, hvordan du kører auroras så lyse med den pågældende mekanisme. Men det er noget, Juno vil se på i fremtiden.”

sonden vil fortsætte med at flyve ved Jupiters poler, og hver gang den gør det, indsamler den data. “Hver gang vi har et møde, ser vi forskellige ting,” siger Mauk. Så Mauk håber, at de næste observationer vil hjælpe astronomer med at besvare spørgsmålene om, hvorfor aurorerne er så variable, og hvorfor de nogle gange er stærke og nogle gange svage.

målet er ikke kun at forstå de fysiske processer bag auroras på solsystemets største planet. Andre objekter rundt om i universet — som pulsarer, eksoplaneter og hvide dværge-har også magnetfelter, og de accelererer også partikler på en måde, der kan ligne Jupiters. men Jupiter er i vores baghave, så det er faktisk tilgængeligt. “Jupiter er ikke kun interesseret i sin egen ret, men det fortæller os også meget om lignende astrofysiske kroppe, som vi ikke kan nå med rumfartøjer,” siger Nichols.

og Juno afslører allerede, at der er ukendte processer på arbejde på gasgiganten. “Det for mig er meget spændende, fordi det betyder, at vi har meget mere arbejde at gøre for at finde ud af, hvad der præcist foregår,” siger Nichols. “Jupiter vil ikke opgive sine hemmeligheder så let, ser det ud til.”