木星拥有太阳系中最明亮、最壮观的极光。在木星两极附近,这些闪闪发光的光线让我们得以一窥这颗行星如何与太阳风和被木星磁场扫过的卫星相互作用。与地球的北极光不同,木星最大的卫星在地球的大气层中产生了自己的极光特征——这是地球的月球不会产生的现象。这些月球引起的极光,被称为“卫星足迹”,揭示了每个月球如何与其当地的太空环境相互作用。
在美国国家航空航天局的朱诺号任务之前,木星四个最大的卫星中的三个,即伽利略卫星——木卫一、欧罗巴和木卫三——被证明会产生这些不同的极光特征。但伽利略卫星中最遥远的木卫四仍然是个谜。尽管多次尝试使用美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜,但木卫四的足迹已被证明难以捉摸,这既是因为它很微弱,也是因为它最常位于较亮的主极光椭圆之上,即显示极光的区域。
自2016年以来,美国国家航空航天局的朱诺号任务围绕木星运行,为这些极光秀提供了前所未有的特写镜头。但要拍摄木卫四的足迹,在拍摄极地地区时,主要的极光椭圆需要移到一边。为了使用朱诺号研究场和粒子的仪器库,航天器的轨道必须将其穿过连接木卫四和木星的磁场线。 ;
这两个事件偶然发生在2019年9月朱诺号第22次绕这颗巨型行星运行期间,揭示了木卫四的极光足迹,并提供了与相互作用相关的粒子群、电磁波和磁场的样本。 ;
木星的磁场远远超出了它的主要卫星,形成了一个广阔的区域(磁层),被来自太阳的太阳风包围和冲击。正如地球上的太阳风暴将北极光推向更南的纬度一样,木星的极光也受到太阳活动的影响。2019年9月,一股巨大的高密度太阳流冲击了木星的磁层,随着极光椭圆向木星赤道移动,短暂地揭示了与木卫四相关的微弱但明显的特征。这一发现最终证实,所有四颗伽利略卫星都在木星的大气层上留下了印记,木卫四的足迹与它的兄弟姐妹的足迹非常相似,完成了伽利略卫星极光特征的全家福。
2025年9月1日,由法国图卢兹的法国国家科学研究中心天体物理与计划研究所(IRAP)的Jonas Rabia领导的一个国际科学家团队在《自然通讯》杂志上发表了他们关于这一发现的论文,题为“朱诺号航天器对木卫四月球紫外线足迹的原位和远程观测”。