探索宇宙奧秘 · 理性思考

2026年2月23日，一個(gè)國際天體物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)宣布，他們在太陽系最大的衛(wèi)星——木衛(wèi)三上，發(fā)現(xiàn)了與地球極光高度相似的精細(xì)結(jié)構(gòu)。這不僅僅是又發(fā)現(xiàn)了一處“有極光的地方”。科學(xué)家看到的，是一種名為“珠子”的亮斑鏈，它將地球與數(shù)十億公里外的這顆冰衛(wèi)星聯(lián)系了起來。這個(gè)發(fā)現(xiàn)暗示，宇宙中可能存在著一種普適的物理過程，在塑造著我們所見的絢爛光影。

要想理解這次發(fā)現(xiàn)的精妙，得先回到2021年7月7日。那天，NASA的朱諾號(hào)探測器高速飛掠木衛(wèi)三。它身上的紫外光譜儀（UVS）只有短短15分鐘不到的觀測窗口，而且由于速度太快，只能像掃描一樣，獲取一條條狹窄的圖像條帶。

就是在這有限的數(shù)據(jù)里，科學(xué)家拼接出了一個(gè)驚人的細(xì)節(jié)：木衛(wèi)三的極光并非均勻的光幕，而是由一連串明亮的“珠子”串起來的 。這種結(jié)構(gòu)，在地球極光研究中有一個(gè)形象的術(shù)語——“極光珠串”。

它們通常與地球磁層的大規(guī)模能量釋放事件有關(guān)，比如磁層亞暴。想象一下，地球的磁場像一根巨大的橡皮筋，被太陽風(fēng)吹得拉伸、儲(chǔ)能，最后突然回彈，釋放出滔天能量，此時(shí)極光就會(huì)突然增亮，并出現(xiàn)這種不穩(wěn)定的珠串狀結(jié)構(gòu)。

木衛(wèi)三上居然出現(xiàn)了同樣的“珠子”。這說明什么？說明盡管那里是木星的巨大磁場領(lǐng)地，盡管木衛(wèi)三本身只是一顆衛(wèi)星，但它與木星磁場的相互作用方式，極有可能復(fù)制了地球與太陽風(fēng)相互作用的某些核心物理機(jī)制 。

為什么偏偏是木衛(wèi)三？這顆衛(wèi)星在太陽系中極為特殊。它是唯一擁有自己內(nèi)在偶極磁場的衛(wèi)星。這個(gè)磁場在木星強(qiáng)大的磁層內(nèi)部，又撐起了一個(gè)屬于它自己的小磁層——“磁層中的磁層”。

這就為極光表演搭建了一個(gè)獨(dú)一無二的舞臺(tái)。在地球上，太陽風(fēng)粒子是“舞者”，地球磁場是“舞池”。在木衛(wèi)三，舞者變成了木星磁層中的高能等離子體，而舞池則是木衛(wèi)三自己的磁場和它那層薄薄的含氧大氣。

當(dāng)這些高能電子沿著木衛(wèi)三的磁場線，撞擊其稀薄的氧氣大氣時(shí)，就會(huì)激發(fā)氧原子，發(fā)出紫外光。朱諾號(hào)捕捉到的，正是這種紫外極光 。

這次發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵在于，木衛(wèi)三的極光珠串，很可能就是它的小磁層發(fā)生類似地球“亞暴”過程的外部表現(xiàn)。不同尺寸、不同環(huán)境的天體，竟能用同一種“舞步”回應(yīng)外部的能量沖擊，這讓科學(xué)家確信，他們抓住了一條理解宇宙等離子體相互作用的普適線索。

人類對極光的認(rèn)知，走過了一條從神話到科學(xué)的漫漫長路。我們曾以為那是神跡，后來明白那是太陽與地球的“能量交響樂”。

最近幾十年，我們才知道極光并非地球?qū)＠?。哈勃望遠(yuǎn)鏡看到過木星和土星上永不熄滅的極光，甚至有研究揭示了木星上存在動(dòng)態(tài)的紅外極光 。但那些大多是遠(yuǎn)觀，看不清細(xì)節(jié)。

如今，朱諾號(hào)在木衛(wèi)三上的發(fā)現(xiàn)，正是在一個(gè)全新的、更小的天體上，為這個(gè)“統(tǒng)一框架”找到了強(qiáng)有力的觀測證據(jù)。木衛(wèi)三成了檢驗(yàn)行星磁層物理學(xué)普適性的天然實(shí)驗(yàn)室。

看到這里，中國的讀者自然會(huì)關(guān)心，在這場“追光”之旅中，我們身處何方？答案可能比很多人想象的更靠前。

當(dāng)比利時(shí)團(tuán)隊(duì)分析朱諾號(hào)發(fā)回的數(shù)據(jù)時(shí)，中國的科學(xué)家也在地球上，搭建著自己的觀測網(wǎng)絡(luò)。

最典型的代表是“子午工程”。這個(gè)覆蓋全國的地基空間環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)，在2025年全面建成 。它的二期工程包含大量自主研制的國之重器，比如在內(nèi)蒙古、吉林、新疆布設(shè)的“中國雙極光雷達(dá)網(wǎng)”，能像拍電影一樣完整記錄極光南下的過程 。

更不用提在南極中山站，中國科研人員已經(jīng)堅(jiān)守了30多年。就在2025年，他們利用中山站的數(shù)據(jù)，在國際上首次提出了“極光漣漪”這一新概念，描述了極光弧邊緣一種精細(xì)的條紋狀結(jié)構(gòu) 。這與比利時(shí)團(tuán)隊(duì)在木衛(wèi)三上發(fā)現(xiàn)“極光珠串”，其實(shí)是在做同一件事：用更銳利的眼睛，去分辨那些曾被忽略的細(xì)節(jié)。

中國科學(xué)家的貢獻(xiàn)不止于觀測。前述2024年提出的行星極光“統(tǒng)一理論框架”，就出自香港大學(xué)的學(xué)者 。而法國科學(xué)家在分析朱諾號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)，也用到了復(fù)雜的模型來反推木衛(wèi)三極光沉降電子的能量，這類研究同樣有中國科學(xué)家的參與 。

可以說，在從理論構(gòu)建、地基觀測到空間數(shù)據(jù)分析的全鏈條上，中國科學(xué)家都已經(jīng)是這場全球科學(xué)探索中的重要力量。

朱諾號(hào)的飛掠只有15分鐘，它不會(huì)再回來了。但人類對木衛(wèi)三的探索才剛剛開始。

歐洲空間局的“木星冰衛(wèi)星探測器”（Juice）正在路上，預(yù)計(jì)2031年抵達(dá)木星，并最終將進(jìn)入環(huán)繞木衛(wèi)三的軌道 。它攜帶著與朱諾號(hào)類似的紫外光譜儀，可以長期、細(xì)致地監(jiān)測這顆衛(wèi)星的極光變化。

屆時(shí)，我們不僅能看清“極光珠串”如何隨時(shí)間演化，還能結(jié)合其他儀器，直接探測木衛(wèi)三的磁層和地下海洋。極光，將不再只是一道風(fēng)景，而是幫助我們理解這個(gè)“世界”深處秘密的鑰匙。

從地球的兩極，到木衛(wèi)三的夜空，那道光的背后，是人類試圖理解自身在宇宙中位置的永恒追問。而現(xiàn)在，我們手里已經(jīng)有了更多拼圖。