航天器掠过木星的磁尾

这张木星纵向切割图™磁尾显示木星附近的等离子体盘和沿着磁尾向下移动的大等离子体气泡或“等离子体团”。白色箭头代表磁力线，木星是橙色区域内的小点，磁力线从橙色区域出现。

美国国家航空航天局的前往冥王星的航天器“新视野”号最近在木星后面的带电粒子长尾上冲浪。从那次狂野的旅程中观察到了带电粒子或“等离子体”的巨大气泡，并表明这颗行星蝌蚪形状的“磁尾”的结构变化惊人。

10月9日出版的《科学》杂志上的两份报告详细介绍了这一发现，这可能有助于科学家了解地球和其他行星周围的保护性磁环境。

德国马克斯·普朗克太阳系研究所的天文学家诺伯特·克鲁普没有参与这些研究，他在一篇相关的《科学》文章中写道：“如果我们更好地了解木星，我们将能够进一步了解其他恒星的系外‘热木星’。”

吹泡泡

在太阳系中许多行星周围的空间中，这些行星的磁场与太阳风中快速移动的带电粒子之间存在着持续的斗争。行星周围磁场强到足以减缓甚至击退太阳风的区域被称为磁层。

木星的磁层是巨大的。它的直径是木星本身的200倍，是太阳系中最大的内聚结构。约翰霍普金斯大学应用物理实验室的高级科学家、其中一项研究的主要作者拉尔夫·麦克纳特说，尽管木星离我们很远，“如果你能从地球上‘看到’木星的磁层，它的大小大约相当于满月。”

木星磁层面向太阳的一侧被迎面而来的太阳风粒子挤压，但另一侧像彗星的尾巴一样膨胀。

作为缩短前往冥王星旅程的弹弓机动的一部分，“新视野”号于2007年2月进入木星磁层，沿着磁尾飞行了1亿多英里，比以前访问过的任何其他航天器都长。

在内部，“新视野”号掠过移动相对缓慢的等离子体团或“等离子体团”，这些等离子体团在木星磁场的引导下在磁尾内部摆动。

科学家认为这些气泡是由木卫一喷出的物质形成的，木卫一是木星卫星，也是太阳系中火山活动最活跃的天体。一旦喷出，构成木卫一巨大碎片的粒子——月球每秒喷出约1公吨的物质——就会被木星磁层中的粒子剥夺电子，并被磁层捕获。被缠绕的粒子像云一样在木星周围徘徊。

麦克纳特和他的队友们提出，木卫一捕获的粒子像橡皮筋一样拉伸木星的磁力线，偶尔，磁力线会在“磁重联”事件中恢复原位。

科学家们认为，就像弹性线切开明胶一样，断裂的磁力线在木星周围雕刻出大块的等离子体团。这些块就是等离子体团。

捕捉运动还将能量传递给这些等离子体气泡，并提供推动它们沿着木星磁尾下降所需的加速度。

结构异常

“新视野”号还探测到另一类非常热的带电粒子沿着磁尾冲下，当它们离开地球时，磁尾冷却并减速。一些粒子来自木卫一，但另一些来自太阳风和木星大气层。最后一个消息来源让科学家们大吃一惊。

“很明显，物质从行星上大量逃逸，因为我们看到的最亮的爆发主要来自木星，而不是太阳风或木卫一，”新视野号“冥王星周围太阳风”仪器的首席研究员、另一项《科学》研究的主要作者David McComas说。

该航天器还发现，与地球的尾巴相比，木星的磁尾结构令人惊讶，等离子体密度既有渐变，也有尖锐的边界。

麦克纳特说：“有报道称，先锋7号宇宙飞船在下游约1000个地球半径处观测到了地球尾部，但这些观测是间歇性的，结构肯定没有木星那么有序。”

木星的磁尾很长，但它不是无限的。在某个时刻，这颗气态行星的影响不再，磁尾逐渐减弱，融入了太阳风。

麦克纳特说，在这些距离处，等离子体团可能也会失去形状，它们的粒子可能会与来自太阳的粒子合并。