木星磁场有两个“南极”

《自然》杂志的一项新研究发现，木星的磁场与所有其他已知行星的磁场截然不同——它实际上有两个磁南极，而不仅仅是一个。

科学家们利用美国宇航局的朱诺号航天器对木星进行了分析，该探测器于 2016 年抵达木星。该探测器的轨道经过木星的两极，飞行高度仅距木星表面 4,000 公里，以前所未有的细节绘制了木星的磁场——太阳系中最强的行星磁场。

英国利兹大学的行星科学家克里斯·琼斯说：“我们现在可以近距离观察木星的磁场，几乎与我们对地球磁场的了解一样好，而地球磁场花了数百年才弄清楚。这让我们有机会弄清楚地球以外的行星内部深处到底发生了什么。”

在朱诺号之前，“我们绘制的木星磁场的最佳地图与地球的非常相似”，这项研究的主要作者、马萨诸塞州剑桥哈佛大学的行星科学家金伯利·摩尔说。然而，这些新发现表明，木星的磁场与地球的磁场截然不同。“我们一开始很困惑，因为朱诺号向我们展示的磁场与我们预期的完全不同，”她指出。

描绘行星磁场的一种方法是将磁通量（连接磁铁两端的力线）从行星发出的地方涂成红色，将磁通量返回的地方涂成蓝色。在地球上，应用这种配色方案会导致地球的北极附近呈深红色，南极附近呈深蓝色。

木星的磁场截然不同。同样，使用我们的配色方案，木星在靠近北极的一条带子上呈深红色，但在两个点上呈深蓝色，一个靠近南极，另一个靠近赤道，绰号为“大蓝斑”。（与该行星更著名的“大红斑”无关，后者在可见光下让天文学家眼花缭乱。）

未参与这项研究的琼斯表示：“从我们之前比较模糊的观点来看，木星的磁场被认为与地球的磁场相似——现在我们发现它们确实不同。”

此外，在地球上，地球磁场中不偏向某一极的部分大部分均匀分布在两极之间的区域，基本上可以认为是没有颜色的。相比之下，在木星上，地球磁场中不偏向任何一极的部分几乎全部集中在北半球。

科学家认为行星磁场源自行星的发电机——行星核心内搅动的导电流体，由行星内部的热量驱动。发电机的运动导致电子在流体中移动，产生电流，进而产生磁场。在地球上，这些流体是熔融的金属（例如铁和镍），而在木星上，行星内部极高的压力和密度迫使氢气变成液态金属氢，其导电性与金属差不多。

研究人员认为，木星磁场的奇特性质可能源于这种独特的内部结构。地球的发电机在行星固体内核周围相对简单、均匀的液体外核内运行，而科学家认为木星的内核“可能已经溶解，并与行星的内半部混合，”摩尔说。

此外，木星由氢和氦混合而成，这两种元素并不总是能很好地混合在一起。“就像地球上有水雨一样，木星内部也可能有氦雨，这可能会改变磁场，”摩尔说。“木星的风也可能到达具有足够电导率的深处，从而影响磁场。”

摩尔表示，朱诺号提供的更多数据可以阐明木星内部的哪些情景可能是正确的。