Auroral-displays blijven wetenschappers intrigeren, of de felle lichten over de aarde schijnen of over een andere planeet. De lichten bevatten aanwijzingen voor de samenstelling van het magnetisch veld van een planeet en hoe dat veld werkt.

Nieuw onderzoek over Jupiter bewijst dat punt - en draagt ​​bij aan de intriges.

Peter Delamere, een professor in de ruimtefysica aan het Fairbanks Geophysical Institute van de Universiteit van Alaska, behoort tot een internationaal team van 13 onderzoekers die een belangrijke ontdekking hebben gedaan met betrekking tot de aurora van de grootste planeet van ons zonnestelsel.

Het werk van het team werd op 9 april gepubliceerd. 2021, in het journaal wetenschappelijke vooruitgang . Het onderzoeksrapport, getiteld "Hoe de ongebruikelijke magnetosferische topologie van Jupiter zijn aurora structureert, " is geschreven door Binzheng Zhang van de afdeling Aardwetenschappen aan de Universiteit van Hong Kong; Delamere is de primaire co-auteur.

Onderzoek gedaan met een nieuw ontwikkeld globaal magnetohydrodynamisch model van de magnetosfeer van Jupiter levert bewijs ter ondersteuning van een eerder controversieel en bekritiseerd idee dat Delamere en onderzoeker Fran Bagenal van de Universiteit van Colorado in Boulder in een paper uit 2010 naar voren brachten - dat de poolkap van Jupiter in deel met gesloten magneetveldlijnen in plaats van geheel met open magneetveldlijnen, zoals het geval is met de meeste andere planeten in ons zonnestelsel.

"Wij als gemeenschap hebben de neiging om te polariseren - open of gesloten - en konden ons geen oplossing voorstellen waarbij het een beetje van beide was, " zei Delamere, die Jupiter sinds 2000 bestudeert. "Maar achteraf gezien, dat is precies wat de aurora ons onthulde."

Open lijnen zijn lijnen die afkomstig zijn van een planeet, maar weg van de zon de ruimte in trekken in plaats van zich opnieuw te verbinden met een overeenkomstige locatie op het tegenovergestelde halfrond.

Op aarde, bijvoorbeeld, het poollicht verschijnt op gesloten veldlijnen rond een gebied dat het poollichtovaal wordt genoemd. Het is de ring op hoge breedtegraad dichtbij - maar niet aan - elk uiteinde van de magnetische as van de aarde.

Binnen die ring op aarde, echter, en zoals bij sommige andere planeten in ons zonnestelsel, is een lege plek die de poolkap wordt genoemd. Het is een plaats waar magnetische veldlijnen ongebonden naar buiten stromen - en waar de aurorae daardoor zelden verschijnen. Zie het als een onvolledig elektrisch circuit in uw huis:geen volledig circuit, geen lichten.

Jupiter, echter, heeft een poolkap waarin de aurora verblindt. Dat verbaasde wetenschappers.

Het probleem, Delamere zei, is dat onderzoekers zo op de aarde waren gericht in hun denken over Jupiter vanwege wat ze hadden geleerd over de eigen magnetische velden van de aarde.

De aankomst bij Jupiter van NASA's Juno-ruimtevaartuig in juli 2016 leverde beelden op van de poolkap en aurora. Maar die beelden, samen met enkele die zijn vastgelegd door de Hubble-ruimtetelescoop, kon het meningsverschil tussen wetenschappers over open lijnen versus gesloten lijnen niet oplossen.

Dus Delamere en de rest van het onderzoeksteam gebruikten computermodellering voor hulp. Hun onderzoek onthulde een grotendeels gesloten poolgebied met een klein halvemaanvormig gebied van open flux, goed voor slechts ongeveer 9 procent van het poolkapgebied. De rest was actief met aurora, betekent gesloten magnetische veldlijnen.

Jupiter, het blijkt, bezit een mix van open en gesloten lijnen in zijn poolkappen.

"Er was geen model of geen begrip om uit te leggen hoe je een halve maan van open flux kon hebben zoals deze simulatie produceert, ' zei hij. 'Het kwam gewoon niet eens in me op. Ik denk niet dat iemand in de gemeenschap deze oplossing had kunnen bedenken. Toch heeft deze simulatie het opgeleverd."

"Naar mij, dit is een grote paradigmaverschuiving voor de manier waarop we magnetosferen begrijpen."

Wat onthult dit nog meer? Meer werk voor onderzoekers.

"Het roept veel vragen op over hoe de zonnewind interageert met de magnetosfeer van Jupiter en de dynamiek beïnvloedt, ' zei Delamere.

Jupiter's auroraal actieve poolkap zou, bijvoorbeeld, te wijten zijn aan de snelheid van de rotatie van de planeet - eens in de 10 uur vergeleken met die van de aarde eens in de 24 uur - en de enorme omvang van zijn magnetosfeer. Beide verminderen de impact van de zonnewind, wat betekent dat de magnetische veldlijnen van de poolkap minder snel uit elkaar worden gescheurd om open lijnen te worden.

En in hoeverre beïnvloedt Jupiters maan Io de magnetische lijnen in de poolkap van Jupiter? Io is elektrodynamisch gekoppeld aan Jupiter, iets unieks in ons zonnestelsel, en wordt als zodanig voortdurend ontdaan van zware ionen door zijn moederplaneet.

Zoals het papier aangeeft, "De jury is nog steeds niet op de hoogte van de magnetische structuur van de magnetosfeer van Jupiter en wat precies zijn aurora ons vertelt over zijn topologie."