科学家发现木卫三和木星之间磁重联的证据

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解释木卫三上游磁层顶两种不同重联场景的磁拓扑和电子流方向。磁力线配置的Y-Z投影改编自Jia等人（2008）。黄色虚线表示朱诺的轨迹。资料来源：地球物理研究快报（2022 年）。DOI： 10.1029/2022GL099775

2021 年 6 月，美国宇航局的朱诺号飞船飞近木星最大的卫星木卫三，观测到磁重联的证据。由西南研究所领导的一个团队使用朱诺数据来检查电子和离子粒子以及磁场，因为木星和木卫三的磁力线合并，折断和重新定向，加热和加速该区域的带电粒子。

“木卫三是我们太阳系中唯一拥有自己磁场的卫星，”SwRI的朱诺首席研究员斯科特博尔顿博士说。“木卫三的磁力线与木星的磁力线的折断和重新连接产生了磁层烟花。

磁重联是一种爆炸性的物理过程，它将存储的磁能转化为动能和热量。木卫三的迷你磁层与木星的巨大磁层相互作用，在磁层顶，两个区域之间的边界。

“我们将沿着木卫三磁层顶磁场行进的加速电子的存在解释为在朱诺号飞越期间发生磁重联的证据，”地球物理研究快报论文的主要作者罗伯特·埃伯特博士说。“这些观测结果进一步支持了木卫三磁层顶的磁重联可能是木星周围当地空间环境中动态过程的驱动因素。

SwRI在朱诺号上开发的木星极光分布实验（JADE）观察到增强的电子通量，包括加速的磁场排列电子。朱诺号观察到的重新连接被认为与木卫三极光的产生有关。

朱诺在GphiO坐标系中接近和穿过木卫三磁层的轨迹。0.032–32 keV/q电子的总和差分能量通量（DEF）在朱诺的轨迹上过度绘制。DEF 是单位面积、时间和立体角的计数数。黑色箭头表示入射等离子体流的方向、到木星的方向以及出站磁层顶交叉的位置。此处不分析以灰色显示的入站磁层顶交叉路口。资料来源：地球物理研究快报（2022 年）。DOI： 10.1029/2022GL099775

“JADE观察到的加速电子类似于NASA的磁层多尺度（MSS）航天器在地球磁层顶重新连接期间观察到的电子，”该论文的合著者Stephen Fuselier博士说。“这是木卫三飞越令人兴奋的结果之一：尽管木卫三和地球之间存在巨大差异，但我们在磁重联的普遍过程中发现了共性。

在朱诺号飞掠期间，SwRI领导的紫外光谱仪（UVS）观测到木卫三的极光发射，预计这些极光发射将由通过磁重联加速的电子产生。

SwRI已经建造了另外两个UVS仪器，在ESA的JUpiter ICy卫星探测器（JUICE）航天器和NASA的Europa Clipper上的木星轨道上运行。欧洲航天局的JUICE任务计划于2023年4月发射，并于2031年抵达木星。美国宇航局的欧罗巴快船计划于2024年10月发射，并于2030年抵达木星。

“当你拥有太阳系中最大的行星作为你的邻居时，没有什么是简单或小的，”来自SwRI的朱诺科学家托马斯·大豪斯说。“这是木卫三对这种复杂互动的第一次测量。这让我们很早就尝到了我们希望从欧空局的JUICE任务中学到的信息。

原标题：《科学家发现木卫三和木星之间磁重联的证据》

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