NASA / JPL-Caltech

物理学家们已经证明，木星的磁场自20世纪70年代以来已经发生了变化。

这并不奇怪，我们的地球磁场(唯一一个我们有精准测量数据的行星磁场)也在一直变化，但木星磁场变化的这些新信息很重要，因为这些微小的变化揭示了木星内部“发电机”的隐藏细节。“发电机”是指产生行星磁场的系统，即行星外核中熔融金属物质的运动以及整个行星自转的科里奥利力作用。

在2019年5月20日发表在《自然天文学》杂志上的一篇论文中，一组研究人员研究了过去四次飞越木星任务的数据，这四次任务分别为1973年到达木星的先驱者10号;1974年到达木星的先驱者11号;1979年到达木星的旅行者1号;以及1992年到达木星的尤利西斯号。

他们将这些数据与朱诺号宇宙飞船产生的木星磁场地图进行了比较。2016年，朱诺号在距离木星非常近的轨道运行，从一极到另一极，收集了详细的引力场和磁场数据，对这颗巨大的行星进行了最新、最彻底的探测。这使得研究人员能够建立一个完整的木星磁场模型，以及设想一些关于木星磁场如何产生的详细理论。

这篇论文背后的研究人员表示，尽管每个探测器都只飞越木星一次，它们的数据也有更多的限制，但来自先前四个较早探测器的数据并不完全符合2016年木星磁场的模型。

“在木星磁场这么巨大的物体中发现这么微小的变化是一项挑战，”哈佛大学朱诺号科学家、论文第一作者Kimee Moore在一份声明中说：“40多年来的近距离观测为我们提供了足够的数据来证实木星磁场确实会随着时间而变化。”

其中一个挑战是：研究人员只对木星内部磁场的变化感兴趣，但木星也有来自上层大气的磁场。木卫一是木星最活跃的卫星，其火山喷发产生的带电粒子最终会进入木星的磁层和电离层(木星大气层外层的带电粒子区域)，并改变木星磁场。不过研究人员开发出了一种方法，可以从他们的数据集中除去这些额外的影响，让他们的数据几乎完全只来自于木星内部的“发电机”。

那么问题来了，是什么导致了这些磁场变化?木星的“发电机”发生了什么?

研究人员研究了磁场变化的几种不同原因。他们的数据与木星内部大气风改变磁场的模型所得到的预测结果最为接近。

声明说：“这些风从木星表面延伸到超过1860英里(3000公里)深的地方，在那里，木星的内部开始从气体变成高导电性的液态金属。”

研究人员在论文中写道，事实上，研究人员无法看到木星那么深的地方，所以这个深度测量也只是存在一些不确定性的理想估计值。尽管如此，科学家们仍然有强而有力的理论来解释这些风的行为。

“研究人员认为这些风会剪切、拉伸磁场，并把磁场带到木星的其他地方，”声明说。

这些由风驱动的变化似乎大多集中在木星的大蓝斑里(大蓝斑这是木星赤道附近一个具有强烈磁能的区域，和木星大红斑不是一回事)。大蓝斑的北部和南部正在木星上向东移动，中部则正在向西移动，这导致了木星磁场的变化。

摩尔在声明中说：“一个窄小的磁热点——大蓝斑，几乎可以对木星所有的长期磁场变化负责，这实在是令人难以置信，但观测数字证实了这一点。在对磁场有了新理解之后，我们将开始在未来的科学飞越任务中绘制木星磁场变化的行星图。这项研究也可能对研究地球磁场的科学家具有应用价值，因为地球磁场中仍有许多未解之谜。”