萊斯特大學的一項新太空研究首次揭示了一個複雜的“拉鋸戰”點亮了木星上層大氣的極光，該研究結合了美國宇航局（NASA）的朱諾號探測器和哈勃太空望遠鏡的數據。

這項研究發表在《地球物理學研究雜誌：空間物理學》上，描述了由木星的快速旋轉和其衛星木衛一伊奧上的火山釋放的硫和氧所驅動的微妙的電流循環。

來自萊斯特大學物理和天文學學院的研究人員使用了來自朱諾號的磁場調查（MAG）的數據，該調查從圍繞這顆氣態巨行星的軌道上測量木星的磁場，以及來自哈勃太空望遠鏡攜帶的太空望遠鏡成像光譜儀的觀測。

他們的研究提供了最有力的證據，表明木星強大的極光與一個電流系統有關，該電流系統是與磁層中的物質進行“拉鋸戰”的一部分，磁層是由該行星的巨大磁場主導的區域。

Jonathan Nichols博士是萊斯特大學行星極光專業的講師，也是該研究的通訊作者。他表示：

“二十多年來，我們已經有了將這些電流和木星強大的極光聯繫起來的理論，能夠通過在數據中尋找這種關係來最終檢驗這些理論是如此令人興奮。當我們將一個與另一個繪製成圖時，當我看到這種聯繫是如此清晰時，我幾乎從椅子上摔下來。”

“發現這種關係是令人激動的，因為它不僅幫助我們理解木星的磁場是如何工作的，而且也幫助我們理解圍繞其他恆星運行的行星的磁場，對於這些行星，我們以前曾使用過同樣的理論，現在又有了新的信心。”

儘管木星體積巨大–其直徑是地球的11倍以上–但它大約每9個半小時旋轉一次。

木衛一的大小和質量與地球的衛星相似，但它圍繞木星運行的平均距離為422,000公里；大約遠了10%。木衛一有400多座活火山，是太陽系中地質最活躍的天體。

科學家們長期以來一直懷疑木星的極光與木衛一以每秒數百公斤的速度噴出的物質之間存在關係，但朱諾號捕獲的數據證明是不明確的。

NASA噴氣推進實驗室（JPL）的Scott Bolton博士是朱諾號任務的首席調查員。他說：

“這些關於木星極光如何工作的令人興奮的結果，證明了將哈勃的地球觀測與朱諾的測量相結合的力量。HST的圖像提供了廣泛的概述，而朱諾號則進行了近距離的調查。他們共同組成了一個偉大的團隊！”

從木衛一釋放出來的大部分物質被木星快速旋轉的磁場推動著離開木星，當它向外移動時，它的旋轉速度趨於減慢。這導致了一場電磁“拉鋸戰”，在這場“拉鋸戰”中，木星試圖通過一個流經行星上層大氣和磁層的電流系統來保持這些物質以其旋轉速度旋轉。

流出行星大氣層的電流部分，由沿磁場線向下發射的電子帶入大氣層上部，被認為是驅動木星的主要極光發射。

然而，在朱諾號到來之前，這個想法從未被測試過，因為之前沒有任何帶有相關儀器的航天器在木星附近繞行。而當朱諾號在2016年抵達時，並沒有報告這樣一個電流系統的預期特徵–雖然後來發現了這樣的特徵–朱諾號任務的巨大驚喜之一是表明木星極區上方的電子的性質比最初的預期要復雜得多。

研究人員將木星主要極光發射的亮度與在朱諾任務的早期階段從太陽系最大行星的磁層中流走的電流的同步測量進行了比較。這些極光是用地球軌道上的哈勃太空望遠鏡上的儀器觀測的。通過比較黎明時分對電流的測量和木星極光的亮度，研究小組證明了極光強度和磁層電流強度之間的關係。

Stan Cowley是萊斯特大學太陽-行星物理學的名譽教授，也是這項研究的共同作者，他研究木星強大的極光已有25年。

Cowley教授補充說：“有了朱諾號航天器五年多的在軌數據，再加上來自HST的極光成像數據，我們現在有了詳細研究木星外部等離子體環境的整體物理學的材料，而且現在正在進行的朱諾號的擴展任務也會帶來更多的材料。我們希望在我們這篇論文之後，會有更多的論文來探索這個新的科學理解的寶庫。”