韋伯望遠鏡驚見木星「不可能極光」 科學家也傻眼

天文學家運用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和哈伯太空望遠鏡觀測木星壯觀的極光現象時，意外發現一個現有理論無法解釋的神秘現象，讓研究團隊直呼「完全摸不著頭緒」。

2023年聖誕節當天，科學家將韋伯望遠鏡對準木星極區，成功捕捉到令人驚嘆的光影秀。透過韋伯的紅外線相機，研究人員觀察到木星廣袤極光中快速變化的特徵。這項發現有助解釋木星大氣層的加熱與冷卻機制，相關研究已於5月12日發表在《自然·通訊》期刊。

「這簡直是最棒的聖誕禮物！」共同作者、英國萊斯特大學極光研究員強納森·尼可斯興奮表示：「我們原本預期極光變化會相當緩慢，可能每15分鐘左右才逐漸消長。沒想到整個極光區竟像汽水般不斷冒泡發光，有時甚至每秒都在變化。」

極光成因是來自太陽的高能帶電粒子撞擊行星大氣氣體產生發光現象。木星強大的磁場會捕獲太陽風中的電子等帶電粒子，加上其火山活躍的衛星「木衛一」噴發的物質，這些粒子被加速射向兩極時，就會產生比地球北極光亮數百倍的天文奇觀。

研究團隊特別聚焦於三氫陽離子（H₃⁺）釋放的紅外線。當高能電子撞擊木星大氣中的氫氣時就會形成這種分子，其紅外輻射會帶走大氣熱量，但快速移動的電子也可能破壞該分子。過去地面望遠鏡靈敏度不足，無法精確測量H₃⁺的存續時間。

透過韋伯的近紅外相機，團隊發現H₃⁺輻射的變化幅度超乎預期。資料顯示這種分子在木星大氣中平均存續約2分半鐘後就會被破壞，此發現有助釐清H₃⁺對木星大氣冷卻的影響程度。

但真正令科學家困惑的是同步使用哈伯望遠鏡觀測的結果。哈伯負責捕捉極光的紫外線，韋伯則記錄紅外線輻射。尼可斯指出：「詭異的是，韋伯觀測到的最亮光區在哈伯影像中竟找不到對應部分。要同時解釋兩組望遠鏡的觀測資料，必須存在大量低能粒子撞擊大氣的機制，這完全顛覆現有認知。」

研究團隊後續將結合韋伯的新資料，以及自2016年持續觀測木星的NASA朱諾號探測器資料，試圖解開這個「不可能極光」的形成之謎。