太阳系中的极光

雄伟的北极光和南极光数千年来一直使人类着迷。在漫长而黑暗的冬季夜晚——当太空天气适宜时——绿色和紫色的云彩可以从地平线到地平线笼罩极地上空。发光的彩带舞动，形成窗帘状和弧形的图案，达到色彩的顶峰，然后消失。

我们太阳系中，地球的极光也并非孤例。望远镜观测和来访的航天器已经发现了土星、木星、火星、金星，甚至系外行星上存在极光的证据。最近，在《AGU Advances》期刊上发布了一项关于木星神秘的“黎明极光”的新发现，天文学家们继续揭示我们太阳系中这些光芒的奥秘。

地球上的极光

地球上的极光是在地球受到太阳粒子（主要是电子和质子）的轰击时产生的。这些粒子沿着地球的磁力线向下流动，在那里与氮和氧碰撞，激发分子，直到它们发光。其基本机制与简单的霓虹灯差别不大。

然而，北极光和南极光仍然让天文学家难以预测和解释其许多细微之处。例如，最近，一群公民科学家发现了一种全新的极光，他们称之为“史蒂夫”。一些研究人员甚至正在试图弄清楚极光是否会发出声音——这个想法经常出现在民间传说中，但通常被科学界所忽略。

天文学家们越来越多地发现，我们的星球并非唯一拥有极光的地方。然而，并非所有这些极光都与地球上的工作方式完全相同。

金星上的极光

金星完全没有磁场。所以，如果地球的极光是由与我们行星磁场的相互作用引起的，那么金星肯定不应该有北极光。对吧？

然而，四十年来，天文学家们一直对行星图像中看到的奇怪绿色信号感到困惑。

2014年，科学家们离解开这个谜团又近了一步。一支研究团队使用新墨西哥州的一台望远镜观测到金星反复受到太阳风暴的撞击。每次，都会出现被激发的绿色氧信号。

这些证据，加上欧洲空间局的金星快车探测器收集到的观测数据，表明太阳自身的磁场可能通过太阳风一直延伸到金星。这个过程足以产生极光。

火星上的极光

与金星一样，火星也有极光，尽管它的磁场非常弱。而且火星的极光更加令人难以置信，因为这颗红色行星距离太阳的轨道是金星的两倍。

近二十年前，欧空局的火星快车探测器在火星的高层大气中探测到了令人惊讶的光芒。原来，火星的极光在我们太阳系中是独一无二的。

尽管这颗红色行星早已失去了它的全球磁场，但航天器观测表明，磁异常至今仍散布在该行星的地壳上。这些区域与火星残余磁场最强的区域相对应。因此，当带电的太阳粒子撞击行星时，它们会与这种磁性拼图相互作用，产生微弱、分散的极光。

木星上的极光

在我们太阳系的遥远区域，天文学家们在木星、土星、天王星和海王星上都看到了极光。这些气态巨行星上的极光可能具有相似的机制，尽管天王星和海王星只被航天器访问过一次。

其中，木星拥有太阳系中最壮观的极光秀，哈勃空间望远镜以前所未有的细节向我们展示了这一点。由于其磁层比地球强大约20,000倍，其极光的大小是巨大的。

而且它们从不停止。地球的极光完全由太阳提供能量，而木星还持续不断地受到其火山卫星木卫一（Io）喷射出的带电粒子的轰击。

哈勃望远镜在2016年一个特别活跃的时期观测了极光，恰逢朱诺号轨道飞行器抵达木星。在哈勃观测行星的同时，抵达的探测器测量了太阳风。这些航天器共同带来了关于木星极光如何响应太阳带电粒子的新见解。

一项新研究于2021年3月发布，带来了额外的见解。在朱诺号探测器抵达之前，天文学家只能观测木星白天一侧的极光。当探测器观测木星的夜晚一侧时，它发现了被称为“黎明风暴”的极其明亮的极光。这些风暴产生的能量比地球上的核反应堆高出数百倍。这项新研究首次追踪了这些风暴从行星夜晚一侧的起源到它们在白天一侧的整个演化过程。

原来，它们形成的机制与地球上一种被称为极光亚暴的现象很相似。在地球上，这是由于太阳风变化时，我们行星磁层突然而“爆炸性”的重构所致。但在木星上，这个过程可能与木卫一（Io）喷射出的等离子体的变化有关。

孤立行星上的极光

2018年，天文学家们发现了一颗距离地球约20光年、质量是木星13倍的巨大气态巨行星，被命名为SIMP j01365663+0933473。它在银河系中漫游，没有母星，因此被称为“孤立行星”。这些行星要么在没有恒星的情况下形成，要么被抛出其原有的太阳系。

SIMP j01365663+0933473 的磁场强度似乎也比地球强数百万倍，其极光甚至可能让我们北极光黯然失色。根据2018年发表在《天体物理学杂志》上的一项研究，它的极光产生过程与我们太阳系中的任何过程都完全不同。

没有恒星轰击它提供带电粒子，SIMP j01365663+0933473 必定有其他能量来源。这可能意味着这颗孤立行星并非完全孤独地在星系中游荡。就像木星和木卫一（Io）一样，它可能有一个火山活动活跃的卫星为其提供带电粒子。或者，根据天文学家们多年来发现的各种极光机制，SIMP j01365663+0933473 可能还会带来一些惊喜。