地球上的極光，通常被稱為北極光和南極光，在夜空中形成一道道閃爍變幻的彩色光幕。當來自太陽的高能粒子受地球磁場引導，撞擊兩極附近的大氣層時，就會出現這種令人眼花繚亂的景象。即使是國際空間站上的宇航員也能從上方看到它們。現在想象一下，這場極光秀被調到極致。在木星上，極光不僅比地球上的極光更大，而且亮度也高出數百倍。

這些對木星極光的觀測（如上圖左側所示），波長為 3.36 微米（F335M），是使用美國宇航局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的 NIRCam（近紅外相機）于 2023 年 12 月 25 日拍攝的。右側圖像顯示了木星，以指示觀測到的極光的位置，該圖像最初于 2023 年發布。來源：美國宇航局、歐空局、加空局、STScI、Ricardo Hueso（UPV）、Imke de Pater（加州大學伯克利分校）、Thierry Fouchet（巴黎天文臺）、Leigh Fletcher（萊斯特大學）、Michael H. Wong（加州大學伯克利分校）、Joseph DePasquale（STScI）、Jonathan Nichols（萊斯特大學）、Mahdi Zamani（歐空局/韋伯）

當天文學家將美國宇航局強大的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡對準這顆巨行星時，他們發現了一些令人驚訝的事情：木星的極光不僅僅是發光，它們還會像宇宙煙花一樣爆發閃爍，有時幾秒鐘內就會發生變化。

美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡捕捉到了我們太陽系最大行星木星上極光的新細節。在木星上觀測到的極光比地球上看到的亮數百倍。圖片來源：美國宇航局、歐空局、加拿大航天局、喬納森·尼科爾斯（萊斯特大學）、馬赫迪·扎馬尼（歐空局/韋伯）

美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡揭示了太陽系最大行星木星上空閃耀的絢麗極光的驚人新細節。這些耀眼的光芒不僅規模巨大，而且比地球的極光還要明亮數百倍。得益于韋伯望遠鏡驚人的靈敏度，天文學家現在能夠更詳細地研究這些光，從而更好地了解木星強大的磁場環境。

當高能粒子流撞擊行星磁極附近的大氣層時，導致氣體發光，就會產生極光。在地球上，我們稱之為北極光和南極光——當來自太陽的粒子與高層大氣相互作用時，會產生閃爍的波紋，形成紅、綠、紫三色的彩色光波。木星的極光更加強烈，能量也更大，這是由額外的宇宙力量驅動的。

火山衛星和磁力巨獸

一個主要的區別是，木星的極光不僅僅依賴于太陽。它巨大的磁場還會從周圍環境吸收帶電粒子，包括其衛星木衛一拋射到太空的物質。木衛一以其爆發性火山而聞名，它會噴出擺脫衛星引力的粒子，并在木星周圍形成一個環。當這些粒子和其他太陽粒子被木星磁場卷起時，它們會被加速到極高的速度，并與木星大氣層碰撞，產生爆發性的光芒。

韋伯太空望遠鏡如今正以前所未有的方式觀測這些事件。該望遠鏡利用其近紅外相機（NIRCam），于2023年12月25日捕獲了新的數據。在英國萊斯特大學的喬納森·尼科爾斯的帶領下，研究團隊發現了木星極光快速變化的特征，揭示了其活動水平遠超科學家的預期。

美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡捕捉到了太陽系最大行星木星上極光的新細節。在木星上觀測到的極光比地球上看到的亮數百倍。

“這真是一份圣誕禮物啊——簡直讓我驚艷！”尼科爾斯分享道。“我們想看看極光變化的速度有多快，原本以為它們會緩慢地消逝，大概一刻鐘左右。結果，我們看到整個極光區域都閃爍著光芒，有時甚至會以秒為單位發生變化。”

研究團隊特別研究了極光中可能產生的三氫陽離子 (H3+) 的發射。他們發現，這種發射的變化比之前認為的要大得多。這些觀測將有助于科學家們進一步了解木星高層大氣的加熱和冷卻過程。

該團隊還在數據中發現了一些無法解釋的觀察結果。

“這些觀測結果之所以更加特別，是因為我們同時利用美國宇航局的哈勃太空望遠鏡拍攝了紫外光照片，”尼科爾斯補充道。“奇怪的是，韋伯望遠鏡觀測到的最亮光在哈勃望遠鏡的照片中卻沒有對應的光。這讓我們百思不得其解。為了產生韋伯望遠鏡和哈勃望遠鏡都觀測到的亮度組合，我們需要大量極低能粒子撞擊大氣層，這在以前被認為是不可能的。我們仍然不明白這是如何發生的。”

這些對木星極光的觀測數據（波長為 3.36 微米（F335M））是利用韋伯的 NIRCam（近紅外相機）于 2023 年 12 月 25 日拍攝到的。

該團隊目前計劃研究哈勃和韋伯數據之間的差異，并探索其對木星大氣和太空環境的更廣泛影響。他們還打算利用韋伯望遠鏡進行更多觀測，并將其與美國宇航局朱諾號探測器的數據進行比較，以更好地探索這一神秘明亮輻射的成因。

該研究結果今天發表在《自然通訊》雜志上。

編譯自/ScitechDaily