▲“伽倪墨得斯”第一次与卫星的交错相遇时，伽利略号宇宙飞船拍摄的自然彩色图像。
木星具有很强的磁场，这让它成为了太阳系中体积最大的天体。20世纪90年代天文学家们对木星磁气圈的观测结果为人类提供了一个独特的机会——了解该天体的磁场是如何与粒子发生相互作用的，以及木星的卫星如何改变了这个气态巨行星的环境。而其中最让人意外也最令人惊叹的发现是，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）的研究人员发现了木星卫星“伽倪墨得斯”（Ganymede）所具有的内部磁场。
1996年，美国爱荷华大学（University of Iowa）的一组科学家在“伽倪墨得斯”附近观测到了强烈的等离子波——这些波与人类在地球水面上观察到的波相类似。然而，与水波不同的是，在这些振荡中发生增强和衰减的是电场和磁场。他们观察到的这种特定类型的波通常被称为“合唱波”（chorus waves），因为它们的“音响效果”类似于多种音色的合唱，并可以通过无线电波来播放。到目前为止，科学家们还不清楚观测到的这些波在功率上的增加，是否只是与其自然变异性有关的一种意外增加——换言之，它们是否具有系统性和显著性。《自然·通讯》（Nature Communications）杂志8月7日刊发的一项研究论文在某种程度上澄清了这一点。
据该研究论文称，在“伽倪墨得斯”附近，合唱波的功率增加了100万倍，而在邻近的木卫二（Europa）附近仅仅只增加了100倍。该论文的第一作者、UCLA地球行星空间科学系的研究员以及德国波茨坦地学研究中心（GFZ-Potstam）和波茨坦大学（University of Potsdam）的教授尤里·希普利茨（Yuri Shprits）介绍道：“这真是一个既令人惊讶、又令人费解的观测结果,一个被磁化的天体居然可以让波的功率发生激剧地增强。”
该研究的合作者之一、UCLA地球行星空间科学系的助理研究员亚历山大·德罗兹多夫（Alexander Drozdov）指出，地球磁气圈中存在的类似的合唱波会让太空中的粒子加速到很高的高能状态，从而产生所谓的“杀手电子”。这种“杀手电子”所携带的能量如此之大，以至于可以穿透卫星的屏蔽，破坏甚至完全摧毁卫星。而这样的事件和过程也很有可能发生在木星的磁气圈中。德罗兹多夫的团队对木星的波环境进行了系统的研究，并将平均测量数据与卫星飞行测量数据进行了比较。
这些观测结果提供了一个独特的视角来研究和理解与实验室中等离子体相关的基本物理过程，以及地球附近和宇宙遥远角落等离子体的加速和衰减过程。此外，类似的物理过程还可能发生在太阳系外的行星系统环境中。因此，这些研究人员的工作将可能有助于捕捉探测到许多行星科学家正在寻找的系外行星的磁场。
根据德罗兹多夫的说法，这项研究预示着研究太空中和实验室中等离子体的研究者们将对等离子体动力学产生更深入的了解。希普利茨补充道：“观察木星上的粒子和波与等离子体发生相互作用的基本过程是大自然便赋予了理论天体物理家们一次非凡的研究经历，并让他们获得了用以测试他们数据模型的重要基准。”
编译：朱明逸审稿：阿淼
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