國際研究團隊利用美國國家航空暨太空總署(NASA)祝融號(Juno)任務的數據,首次在木星的衛星卡利斯托(Callisto)上偵測到極光。這項里程碑式的發現,標誌著對木星所有四顆伽利略衛星——艾歐(Io)、歐羅巴(Europa)、蓋尼米德(Ganymede)和卡利斯托的極光數據蒐集工作圓滿達成。
木星的極光與地球的極光相似,主要出現在極區。然而,木星極光的獨特之處在於,它們是由木星強大的磁場與其衛星的電磁相互作用所形成。研究人員指出,由於艾歐、歐羅巴和蓋尼米德與木星磁層電漿的交互作用,木星展現出獨特的多波長極光發射。先前,哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)已捕捉到其他三顆伽利略衛星的極光訊號,但卡利斯托的極光訊號因其微弱且常被木星更亮的極光橢圓遮蔽,使得詳細研究極為困難。科學家們一直等待一個機會,讓木星的極光橢圓從其慣常位置偏移,以便獲得清晰的觀測視野。
這個機會出現在2019年9月,當時一股高能太陽風流衝擊木星,導致木星的極光橢圓向赤道移動,此現象類似於地球上極光可見於中緯度地區。在此期間,祝融號的觀測位置極佳,使其能夠同時觀測所有四顆伽利略衛星。這次事件讓艾歐、歐羅巴、蓋尼米德和卡利斯托的極光軌跡在單一觀測中清晰可見,使團隊能夠利用紫外線、無線電、電漿和波數據進行詳細的特徵分析。分析結果顯示,卡利斯托的極光模式與其三顆姊妹衛星的模式一致。
這項發現不僅完成了木星系統的極光圖像,也為理解木星磁層與其衛星之間複雜的交互作用開啟了新的途徑。藉助祝融號的技術,科學家們現在能夠研究觸發這些衛星極光的電漿、電流和磁場特性。雖然祝融號將繼續其任務,但其他探測器也將加入對木星系統的探索。NASA已於2024年10月14日發射了歐羅巴快帆號(Europa Clipper)任務,專門用於深入研究歐羅巴,預計於2030年抵達木星系統。此外,歐洲太空總署(ESA)於2023年4月14日發射了木星冰月探測器(JUICE)任務,旨在詳細研究蓋尼米德、卡利斯托和歐羅巴,預計於2031年抵達木星系統。
隨著卡利斯托極光的偵測,科學家們現已獲得所有四顆伽利略衛星的完整數據,這標誌著在理解太陽系最大氣態巨行星磁場環境方面邁出了重要一步。研究顯示,木星的極光不僅是太陽風與磁場的交互作用,其衛星本身也會在木星大氣中留下獨特的極光「足跡」,這些足跡揭示了衛星與其局部空間環境的互動方式。卡利斯托的微弱足跡過去一直被掩蓋在木星主極光橢圓內,直到祝融號的觀測才得以揭示,為深入研究行星磁層的複雜動態提供了寶貴的見解。