Jupiter ' s levande glödande auroror har en mystisk kraftkälla

för första gången någonsin har NASAs Juno rymdfarkoster upptäckt elektroner som avfyras ner i Jupiters atmosfär på upp till 400 000 volt. Det är en enorm mängd energi som ger upphov till planetens glödande auroror. Dessa otroligt höga spänningar upptäcks emellertid bara ibland-och det väcker frågor om vad som exakt ligger bakom några av planetens mest levande glöd vid polerna.

upptäckten, detaljerad i en studie som publicerades idag i Nature, möjliggjordes av instrumenten ombord Juno, som har kretsat runt Jupiter i drygt ett år och passerat polerna närmare än någon annan rymdfarkost tidigare. Det bekräftar delvis vad astronomer förväntade sig, men det visar också att Jupiters auroror beter sig annorlunda än auroror på jorden — genom processer som vi inte helt förstår ännu.

auroror, på både jorden och Jupiter, bildas när laddade partiklar som elektroner spiral ner en Planets magnetiska fältlinjer, in i atmosfären och skapa en glöd. På jorden orsakas de mest intensiva aurororna av solstormar, som uppstår när högenergipartiklar utstötas från Solregnet ner på vår planet. När dessa partiklar kommer in i atmosfären interagerar de med gaser och får himlen att lysa röd, grön och blå vid polerna. På Jupiter bildas auroror av partiklar som matas ut mestadels från IO, planetens måne. IOS vulkaner spyr enorma mängder svavel och syre i rymden och laddar Jupiters magnetfält med partiklar.

på båda planeterna accelereras elektroner längs magnetfältlinjerna med elektriska strömmar — liknande den elektriska strömmen som går genom uttaget när du ansluter din telefonladdare. På jorden är solvinden kraftkällan och skjuter elektroner på upp till 30 000 volt. (I jämförelse är ditt uttag i USA 110-120 volt.) På Jupiter är det planetens supersnabba rotation som fungerar som en gigantisk elektrisk generator, så astronomer förväntade sig att elektroner skulle avfyras av mycket höga spänningar på Jupiter också. Men de hade aldrig observerat detta tidigare, så Juno gav astronomer den möjligheten för första gången.

”vi har aldrig flugit rätt över Jupiters poler tidigare”, säger Jonathan Nichols, professor vid Institutionen för fysik och astronomi vid University of Leicester, som inte deltog i studien. ”Så Juno berättar för oss om dessa partiklar för första gången.”

rymdfarkosten ligger i en extremt elliptisk bana runt Jupiter och passerar mycket nära polerna var 53: e dag. För att studera Jupiters auroror var sonden utrustad med flera instrument, inklusive Juno Energetic Particle Detector Instrument (JEDI). Sonden reser på cirka 30 miles per sekund över polerna, så mätningarna måste hända på några sekunder, säger studie medförfattare Barry Mauk, ledare för JEDI och en forskare vid Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, som gjorde instrumentet. ”Det var en väldigt stor utmaning,” berättar Mauk The Verge. ”Vi är väldigt stolta över det faktum att vi kunde dra av det.”

på sin första flyby över aurororna upptäckte Juno emellertid inte de högspänningar som astronomerna förväntade sig. ”Vi blev mycket förvånade”, säger Mauk. Sedan, i följande flybys, upptäckte rymdfarkosten äntligen signaturen av elektroner som avfyrades ner i atmosfären på ungefär samma energi — så högt som 400 000 volt.

det nyfikna är dock att dessa högspänningar inte alltid finns där, säger Mauk. De ses bara ibland. Och ibland upptäcker Juno elektroner som avfyras ner i atmosfären med alla olika energier, på ett till synes slumpmässigt sätt. Vad som orsakar denna slumpmässiga acceleration av elektroner vid olika energier — vilket skapar mycket ljusa auroror — är ett mysterium, säger Mauk.

”det verkar som om bilden inte är så tydlig som vi trodde”, berättar Nichols The Verge. ”Jag är inte helt säker på hur du kör auroror så ljusa med den speciella mekanismen. Men det är något som Juno kommer att titta på i framtiden.”

sonden kommer att fortsätta flyga av Jupiters poler, och varje gång den gör det samlar den in data. ”Varje gång vi har ett möte ser vi olika saker”, säger Mauk. Så Mauk hoppas att nästa observationer kommer att hjälpa astronomer att svara på frågorna om varför aurororna är så varierande, och varför de ibland är starka och ibland svaga.

målet är inte bara att förstå de fysiska processerna bakom auroror på solsystemets största planet. Andra objekt runt universum-som Pulsar, exoplaneter och vita dvärgar — har också magnetfält, och de accelererar också partiklar på ett sätt som kan likna Jupiters. men Jupiter är i vår bakgård, så det är faktiskt tillgängligt. ”Jupiter är inte bara intresserad av sig själv, men det berättar också mycket om liknande astrofysiska kroppar som vi inte kan nå med rymdfarkoster”, säger Nichols.

och Juno avslöjar redan att det finns okända processer på jobbet på gasjätten. ”Det för mig är väldigt spännande eftersom det betyder att vi har mycket mer arbete att göra för att ta reda på vad som exakt händer”, säger Nichols. ”Jupiter kommer inte att ge upp sina hemligheter så lätt, verkar det.”