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木星磁場變化 40 年 疑由深入內部強風引起

2019/5/22 — 12:51

圖片來源:nasa

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最新刊於《自然天文學》的研究指,現時木星磁場與 1970 年代已非常不同,發現或可助物理學家了解行星內部產生磁場的秘密。

磁場改變並非奇怪之事,人類身處的地球磁場也一直有變化,只是我們對地球磁場有較多量度數據進行研究。

自 1973 年起,人類曾發射四個探測器收集到木星磁場數據,當中包括 1979 年到達木星的航行者 1 號。團隊將這些珍貴數據,與 2011 年發射、現時仍環繞木星的朱諾號 (Juno) 繪製的木星磁場圖進行對比。

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由於 2016 年朱諾號曾與木星非常接近,並曾近距離由北極到南極收集詳細木星引力和磁場數據,故此人類能研發木星完整磁場模型,以及提出其磁場起源的理論。

團隊指,雖然前四次太空任務所得到的數據非常有限,但明顯與 2016 年所得的不太一樣。領導是次研究的哈佛大學地球與行星科學部研究員 Kimee Moore 指,要從巨型的木星磁場中找到這些微小變化很有挑戰性,而以長達四十年的觀察作為基線,我們有足夠證據證明木星磁場有隨時間推進而改變。 Moore 亦有份參與朱諾號的開發。

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團隊在研究過程中面對的其中一個挑戰是,他們只對木星內部磁場有興趣,但由於監察器觀察時亦會收集到來自高層大氣的磁場。另外,太陽系中地質活動最活躍的天體木衛一 (lo) 的火山爆發時,會噴出帶電粒子並進入木星磁層和電離層,也會改變木星的磁場。因此,團隊需要找方法撇除這些因素,以了解木星內部磁場情況。

問題是,為何內部磁場會出現變化?團隊的數據顯示,最有可能的解釋是木星的風改變了磁場,這些風會由木星表面穿透至 3,000 公里深的內部,這個地區是木星表面的氣體開始變成非常導電的液態金屬,並會切斷原本的磁場,將之拉長環繞整個行星。

不過,團隊在報告中指現時人類無法深入內部確認這個說法的真確性,所以仍有很多不確定因素影響這個理論。

另外,團隊發現大多數由風造成的磁場改變,似乎都集中於靠近赤道的強磁場區域大藍斑 (Great Blue Spot) 。大藍斑的南與北位置正向東移動,而原本的中央有部份則向西移,引致木星磁場發生變化。

Moore 在聲明中表示,這樣一個小型的強磁場區對整個星體的磁場變化有長期影響,是難以置信的。隨著人類對木星磁場有更多認識,未來學者可製作完整木星磁場變化圖,技術或可應用於研究地球磁場。

圖片來源:nasa

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來源:
Live Science, Hidden Winds on Jupiter May Be Messing with Its Enormous Magnetic Field, 21 May 2019

報告:
Moore, K.M., Can, H., Bloxham, J. & et al. (2019). Time variation of Jupiter’s internal magnetic field consistent with zonal wind advection. Nature Astronomy. doi: 10.1038/s41550-019-0772-5

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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