leyu乐鱼体育直播:【前沿报导】Nature：木星独特磁场的发现暗示内部杂乱的发电机效应

来源：leyu乐鱼体育直播    发布时间：2026-06-21 20:43:57

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  像地球相同，是由内部磁场发电机发生的。但与固体地球的显着差异是，作为气态行星，木星的对流驱动区域坐落内部鸿沟不显着的金属氢层。

  研讨木星的磁场及其内部发电机作业原理有助于咱们不难发现行星的来源与演化，但是，咱们对它的内部结构及动力学进程，甚至连发生磁场的发电机效应方位等根本科学问题都不清楚。2011年，以这个根本科学问题为勘探方针，美国宇航局（NASA）发射了“朱诺号”（JUNO）木星勘探器。2016年，JUNO进入环木星轨迹，成为最接近木星极区外表的勘探卫星。卫星装备了高精度的磁场和引力场勘探，用于研讨木星内部结构及物质运动进程。最新的磁场观测发现，木星磁场显着差异于其它已知的行星磁场，它的内部发电机效应远比咱们幻想的杂乱。

  美国科学家Kimberly Moore等近期在Nature上宣布最新研讨成果，使用JUNO近木星空间径向磁场的水平拉普拉斯算子的二范数，并将解正则化，从给定的观测拟合中取得最滑润的内部磁场模型（图1），初次制作出了木星外表到0.85木星半径（该深度估测为金属氢层的过渡区方位）的不同深度的径向磁场散布图（图2）。

  图1木星内部磁场模型。概括曲面坐落0.85木星半径深度；赤色（蓝色）表明该深度磁力线方向向外（向内）（Moore et al., 2018）（更直观的三维磁力线形状可参阅这个视频）

  图2木星磁场在不同内部深度的径向重量散布图。自上往下分别为木星外表、0.95、0.90和0.85木星半径深度的径向磁场图。左图为内部磁场模型（Moore et al., 2018）成果，右图为当时最新的磁场球谐函数模型（Connerney et al.,2018）的外推成果。两模型的成果均出现相似的径向磁场散布特征，但内部磁场模型的磁场强度稍大

  研讨发现，在木星内部，大部分磁通经过北半球的一个狭隘地带脱离发电机效应（dynamo）区域，并在赤道邻近的“大蓝斑（great blue spot）”从头进入木星，而在其它区域磁场显着较弱。和地球磁场彻底不同的是，木星非偶极磁场简直悉数坐落北半球，其峰值巨细是偶极场的近3倍；而南半球首要出现偶极磁场特征（图3）。现有的各种磁场发电机理论模型均不能解说观测到的磁场南北不对称现象。文章以为木星的磁场发电机显着差异于地球，并不是发生在一个均匀的厚壳内，由此估测，这种独特的行星磁场特征可能是由内部结构或相关物理参数的径向改变形成的。该发现改写了咱们对木星磁场的原有相似地球的近似偶极场的知道，一起对咱们接下来深化了解气态行星发电机理论具有极端严重的指导意义。

  图3木星（0.9木星半径处，左）与地球（核幔鸿沟，0.55地球半径处，右）非偶极磁场径向重量散布比较（Moore et al., 2018）

  除了磁场观测以外，从空间引力场来获取木星内部结构特征及对流发电机效应的头绪是另一个重要的途径。上海天文台孔大力研讨员团队已对该方法来进行了数值模仿先验研讨（Kong et al., 2016）。他们研讨猜测木星发电机区域内的对流运动将发生非旋转对称的空间引力场扰动，该扰动将会在JUNO卫星引力场勘探中得以验证。“行星空间磁场勘探到的仅仅是行星内部发电机发生的极向场部分，发电机区域内部有几率存在的很强的环向重量并不能被直接观测到，而环向重量磁场的巨细取决于不同的发电机形式，由此发生的天壤之别的引力场扰动形状刚好可以终究靠JUNO飞船的空间引力场丈量加以鉴别。现阶段还没取得悉数的引力场数据，JUNO方案后续的勘探将得到满足的勘探数据，结合高精度磁场观测将会得到对木星内部结构和发电机理论愈加全面的知道，可能是JUNO下一个严重的发现”，孔大力说。