马克斯·普朗克学会
虽然阿玛耳忒亚轨道之外的高能氧离子和硫离子是作为木卫一火山爆发的副产品从遥远的磁层提供的，但另一个来源肯定是阿玛耳忒亚内部高浓度高能氧离子的原因，这阻止了这些离子穿过其轨道
信用:MPS 像地球、木星和土星这样拥有自己的全球磁场的行星，被所谓的辐射带所包围:被捕获在磁场中的快速移动的带电粒子，如电子、质子和较重的离子，在周围呼啸而过，从而形成了看不见的环形辐射带
由于它们的高速几乎达到光速，当它们碰撞时，这些粒子可以电离其他分子，创造一个危险的环境，这对太空探测器及其仪器也是危险的
在这方面，气态巨行星木星拥有太阳系中最极端的辐射带
在他们的新出版物中，来自MPS、加州理工学院(U
S
约翰·霍普金斯应用物理实验室
S
)，仪器和实验粒子物理实验室(葡萄牙)和雅典学院(希腊)现在展示了迄今为止对木星内辐射带中重离子最全面的研究
像木星的巨大磁场一样，它的辐射带延伸到太空中几百万公里；然而，在木卫二的月球轨道范围内，这个气体巨人周围半径约67万公里的区域，是高能粒子密度和速度最高的地方
从木星上看，木卫二是四颗大型木星卫星中的第二颗，以其17世纪的发现者命名为“伽利略卫星”
木卫一是加利利最深处的月亮
随着1970年代中期的空间探测器先锋11号、1995年至2003年的伽利略号以及目前的朱诺号，迄今为止已有三次空间任务冒险进入这些辐射带的最内部并进行现场测量
MPS科学家Dr
这项新研究的主要作者Elias Roussos描述了目前的研究状况
“因此，他们的能量和起源直到现在还不清楚，”他补充道
只有伽利略任务最后几个月重新发现的数据足够详细，可以改善这种情况
冒险进入内部辐射带 美国宇航局的伽利略号宇宙飞船于1995年到达木星系统
该任务配备了由加州理工学院贡献的重离子计数器(HIC)和由约翰·霍普金斯应用物理实验室与MPS合作开发和建造的高能粒子探测器(EPD)，在接下来的八年里，它为气体巨人周围带电粒子的分布和动力学提供了基本的见解
然而，为了保护航天器，它最初只飞行通过辐射带的外部不太极端的区域
直到2003年，在任务结束前不久，当一个更大的风险是合理的时候，伽利略冒险进入了卫星阿玛耳忒亚和底比斯轨道的最内部区域
从木星上看，阿玛耳忒亚和底比斯是这颗巨大行星的第三和第四颗卫星
木卫一和木卫二的轨道更靠外
“由于暴露在强辐射下，预计来自辐射带内部区域的HIC和EPD的测量数据将严重受损
毕竟，这两种仪器都不是专门为在如此恶劣的环境下工作而设计的，”Roussos描述了他三年前开始从事这项研究时的期望
然而，研究者想亲眼看看
作为美国宇航局卡西尼号任务的一员，他在两年前见证了卡西尼号最后一次同样大胆的土星轨道飞行，并分析了最后一次任务阶段的独特数据
鲁索斯回忆道:“我脑海中不断浮现出长期完成的伽利略任务。”
令他自己感到惊讶的是，在许多不可用的数据集中，也有一些可以用很大的努力来处理和分析
神秘的氧离子 在这一科学宝藏的帮助下，目前研究的作者现在已经能够首次确定内部辐射带内的离子组成，以及离子的速度和空间分布
与以质子为主的地球和土星辐射带形成对比的是，木卫一轨道内的区域也含有大量重得多的氧和硫离子，氧离子在两者之间占主导地位
“阿玛耳忒亚轨道外重离子的能量分布表明，它们主要是从辐射带的更远区域引入的，”鲁索斯说
拥有400多座活火山的木卫一可能是主要来源，这些活火山反复向太空投掷大量的硫和二氧化硫——其次是木卫二
再往里，在阿玛耳忒亚轨道内，离子成分发生剧烈变化，有利于氧气
“那里氧离子的浓度和能量比预期的要高得多，”鲁索斯说
实际上，这个区域的浓度应该在下降，因为卫星阿玛耳忒亚和底比斯吸收了进入的离子；因此，两颗小卫星的轨道形成了一种天然的离子屏障
例如，这种行为是从土星系统及其许多卫星的辐射带中得知的
因此，氧离子浓度增加的唯一解释是辐射带最内部区域的另一个局部来源
研究人员的计算机模拟显示，硫离子与木星环上的细小尘埃粒子碰撞后释放出氧气是一种可能
这些环比土星环要暗得多，大约延伸到底比斯的轨道
然而，也可以想象，最内部辐射带的磁层环境中的低频电磁波将氧离子加热到观察到的能量
“目前，不可能区分这些可能的来源，”鲁索斯说
然而，这两种候选机制中的任何一种都与恒星或太阳系外环境中的高能粒子产生有相似之处，这进一步证明了木星的辐射带延伸到天体物理学领域，研究人员希望这一事实将证明他们未来的探索是正确的，他们将执行一项专门的太空任务
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