據外媒報導，一個由倫敦大學學院科學家（UCL）共同領導的研究小組已經解開了一個數十年的謎團，即木星如何每隔幾分鐘產生一次壯觀的X射線爆發。X射線是木星極光的一部分–當帶電粒子與木星的大氣層相互作用時產生的可見和不可見的光的爆發。類似的現象發生在地球上，形成北極光，但木星的北極光要強大得多，釋放出數百億瓦的能量，足以為整個人類文明提供短暫的動力。

在《科學進展》上發表的一項新研究中，研究人員將美國宇航局（NASA）的“朱諾號”探測器對木星環境的近距離觀測與歐洲航天局的XMM-牛頓觀測站（位於地球軌道上）的同步X射線測量相結合。

由UCL和中國科學院領導的研究小組發現，X射線耀斑是由木星磁場線的周期性振動引發的。這些振動產生了等離子體（電離氣體）波，使重離子粒子沿著磁場線”衝浪”，直到它們砸入行星的大氣層，以X射線的形式釋放出能量。

研究共同第一作者、來自UCL馬拉德空間科學實驗室的威廉-鄧恩博士說：“我們觀測到木星產生X射線極光已經有四十年了，但我們不知道這是如何發生的。我們只知道它們是在離子撞入行星的大氣層時產生的。”

“現在我們知道這些離子是由等離子體波傳送的–這種解釋以前沒有人提出過，儘管一個類似的過程產生了地球上的極光。因此，它可能是一種普遍現象，存在於空間的許多不同環境中。”

X射線極光發生在木星的南北兩極，往往是有規律的–在這次觀測期間，木星每27分鐘就會產生一陣X射線。

撞擊大氣層的帶電離子粒子來自於木星衛星木衛一上的巨大火山嚮太空傾瀉的火山氣體。這種氣體由於在木星的直接環境中發生碰撞而變得電離，形成一個環繞行星的等離子體的“甜甜圈”。

共同第一作者姚中華博士說：“現在我們已經確定了這一基本過程，接下來可以對其進行研究的地方有很多的可能性。類似的過程可能發生在土星、天王星、海王星周圍，可能還有系外行星，不同種類的帶電粒子’在波浪中衝浪’。”

共同作者Graziella Branduardi-Raymont教授說：“X射線通常是由極其強大和暴力的現象產生的，如黑洞和中子星，所以單純的行星也產生X射線似乎很奇怪。”

“我們永遠無法訪問黑洞，因為它們超出了太空旅行的範圍，但木星就在我們家門口。隨著朱諾號衛星進入木星的軌道，天文學家現在有一個絕好的機會來近距離研究產生X射線的環境。”

在這項新研究中，研究人員分析了朱諾號和XMM-牛頓衛星在26小時內對木星及其周圍環境進行的連續觀測。

他們發現“朱諾號”探測到的等離子體波與XMM-牛頓衛星記錄的木星北極X 射線極光耀斑之間存在明顯的相關性。然後他們使用計算機建模來確認波浪會將重粒子推向木星的大氣層。磁場線為什麼會周期性振動尚不清楚，但這種振動可能是由於與太陽風的相互作用或木星磁層內的高速等離子體流造成的。

木星的磁場非常強——大約是地球磁場的20000 倍——因此它的磁層，即由這個磁場控制的區域，非常大。如果它在夜空中可見，它將覆蓋我們月球大小數倍的區域。

該工作得到了中國科學院、中國國家自然科學基金委員會、英國科學技術設施委員會（STFC）、英國皇家學會、自然環境研究委員會以及歐空局和美國宇航局的支持。