行星磁場隨著時間發生變化，木星隱藏的風可改變其磁場？

在太陽系的八大行星之中，木星體積最大且自轉最快，這個巨大的液態氫星體是四大氣體行星之一。科學家們對它的探索也涉及到了很多方面，其中最具有吸引力的一個方向是關於木星磁場的研究。從20世紀70年代開始，木星的磁場就發生了變化，但這樣的變化不足為奇，並且，科學家們也證明了這一點。

如何開發出行星磁場的全面模型

為了進行良好的測量，地球這不斷變化的磁場是科學家們選定的唯一行星場，那些看似微小的變化，實則揭示了行星內部「發電機」的隱藏細節，這就是產生磁場的系統，所有新的信息對研究而言都尤為重要。科學家們進行這項研究的數據來自過去四次到木星磁場的任務，這其中包括：1973年到達木星的先鋒10、1974年到達木星的先鋒11、1979年到達木星的旅行者1，以及1992年到達木星的尤利西斯。

科學家們將航天器Juno所產生的行星磁場圖和各項任務數據進行了對比，通過一系列研究發現，前者對這顆巨行星進行了新的最徹底的探測。在2016年的時候，木星和Juno非常接近，從極地到極點收集了詳細的引力和磁場數據。正是這些因素，科學家們才能開發出行星磁場的全面模型，以及該模型如何產生一些新的詳細理論。四個舊探測器只被地球一次擺動，所以收集到的數據相對有限，但這與2016年的木星磁場卻並不完全一致。

木星的旋渦雲被Juno宇宙飛船捕獲

NASA的Juno執行木星任務的主要目的，便是研究地球陰天「地表」下方的區域。然而，小太空探測器的JunoCam儀器，繼續發回了天然氣巨頭旋轉天氣模式的驚人圖像。 木星上的漩渦，顯示在Juno宇宙飛船上由儀器捕獲的圖像。雖然，發送回地球的原始圖像通常看起來不多，但它們包含可以通過成像處理和色彩校正提取的信息。生成的圖像可以突出顯示雲頂中的特定特徵，或者重新創建行星對人眼可能看起來的樣子。

處理這些圖像的大部分工作都是由公民科學家完成的，JunoCam團隊在線發布原始圖像文件之後，任何人都可以使用它們，處理它們並在該網站上發布最終結果。其中，有一些用戶進行極端處理，創造了令人驚嘆的藝術作品；而其他用戶，則以圖像的形式展示新特徵，並協助追求對這個星球的了解。

木星磁場因時間的推移有了變化

該研究論文的主要作者Kimee Moore 是哈佛大學的juno科學家，他表示發現這些微小的東西本身就極具挑戰性，尤其是像木星磁場那樣巨大的變化。在經歷長達40年的特寫觀察基線之後，科學家們收集到了足夠的數據，以證實木星的磁場的確正在因為時間的推移而變化。並且還面臨一個難題，這顆行星還有來自高層大氣的磁力，而並不只是研究人員們感興趣的木星內部磁場變化。

在木星大氣層外圍的帶電粒子區域，木星火山所噴發的帶電粒子最終都會進入木星磁層和電離層，也可以改變磁場。科學家們因此將那些可能的影響方法，都從數據集中減去了，從而使得研究的數據幾乎完全基於地球的內部發動機。那麼，這些變化到底是什麼所導致的，木星的發電機又發生了什麼？

Juno如何避開特定路徑而克服輻射

Juno將通過利用避開這些皮帶似的路徑來克服木星的輻射帶，避免和較低頻率的無線電波直接相遇。Juno的微波輻射計（MWR）深入研究地球的大氣層，厚度超過5000公里。並且，六個頻率中的每一個都必須穿透大氣層，以達到不同深度、從而返回各種高度的大氣細節。但是，想要辨認信號，則需要用來比較讀數的東西，即模擬器。

這個模擬器就像是加壓烤箱一般的作用，當氣體處於一定的壓力和溫度範圍之內組裝，Juno在木星上所記錄的各種條件都可能得以測量。研究團隊通過5000多種不同的氣體模擬，從而改變了壓力和溫度，使木星上可能發現的和這個環境達到很高相似度。科學家們通過航天器的發現和模擬條件進行匹配，從而確定整個地球上不同位置和混合物的真實大氣成分、這樣的實驗對於其他行星大氣層的識別，也起到了很大的幫助作用。

行星內部的風是改變磁場模型的原因

在磁場變化的幾種可能因素中，科學家們認為，行星內部的風可改變磁場模型的預測和他們所掌握的數據最吻合。NASA的Juno號太空船拍攝了木星的南半球，事實上，雖然研究人員無法深入研究木星，也有幾個不確定的因素存在。但是，深度測量確實是目前最好的估計，同時，科學家們也通過強大的理論解釋了風的表現。

從行星的表面開始，這些風延伸到超過3000公里（1860英里）的深度，行星內部的氣體，也開始變成了高導電液態金屬。科學家們認為會剪切磁場，並拉伸它們將其帶到地球的周圍。木星上的一個大藍點，是一個和木星赤道相近的強磁場區域，似乎大多數風力的變化都集中在了此處。它和大紅斑有所不同，藍點的南部和北部正在向東移動，而中央的第三部分卻在向西移動，這些都導致了行星磁場發生變化。

是誰在對木星的所有長期變化負責

經過這些研究，科學家們也有了讓人難以置信的新發現：這個大藍點，即一個狹窄的磁性熱點，竟然幾乎掌控木星長期以來所經歷的變化，並且也通過數據證實了這一點。研究人員們從此對磁場有了新的認知，在以後的科學探索中，將創建一個行星範圍的木星磁場變化圖，即使它仍然還有等著科學家們去解決的謎團，但是，這將可能應用於地球磁場的研究上。

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