Jupiter kan vara den största planeten i solsystemet med en diameter 11 gånger jordens, men den bleknar i jämförelse med sin egen magnetosfär. Planetens magnetiska domän sträcker sig åtminstone 5 miljoner mil åt sidan och på baksidan ända till Saturnus totalt 407 miljoner mil eller mer än 400 gånger solens storlek.

Om vi ​​hade ögon anpassade för att se den jovianska magnetosfären på natten, dess tår-liknande form skulle lätt sträcka sig över flera grader av himmel! Ingen överraskning då att Joves magnetiska aura har kallats en av de största strukturerna i solsystemet.

Io, Jupiters innersta av planetens fyra stora månar, kretsar djupt inuti denna gigantiska bubbla. Trots sin lilla storlek - cirka 200 mil mindre än vår egen måne - saknar den inte superlativ. Med uppskattningsvis 400 vulkaner, många av dem är fortfarande aktiva, Io är den mest vulkaniskt aktiva kroppen i solsystemet. I månens låga gravitation, vulkaner spyder svavel, svaveldioxidgas och fragment av basaltisk sten upp till 500 km ut i rymden i vackra, paraplyformade plymer.

En gång högt upp, elektroner som piskas runt av Jupiters kraftfulla magnetfält träffar de neutrala gaserna och joniserar dem (avlägsnar deras elektroner). Joniserade atomer och molekyler (joner) är inte längre neutrala utan har en positiv eller negativ elektrisk laddning. Astronomer hänvisar till svärmar av joniserade atomer som plasma.

Jupiter roterar snabbt, snurrar en gång var 9,8 timme, drar hela magnetosfären med sig. När det snurrar förbi Io, de vulkaniska jonerna fastnar och dras med under resan, roterar runt planeten i en ring som kallas Io plasma torus. Du kan föreställa dig den som en gigantisk munk med Jupiter i "hålet" och den läckra, ~ 8, 000 mil tjock ring centrerad på Ios bana.

Det är inte allt. Jupiters magnetfält kopplar också Ios atmosfär till planetens polare områden, pumpa joniska joner genom två "rörledningar" till magnetpolerna och generera en kraftfull elektrisk ström som kallas Io fluxrör. Som brandmän på brandstolpar, jonerna följer planetens magnetfältlinjer in i den övre atmosfären, där de slår och väcker atomer, gyter en ultraviolett-ljus fläck av aurora inom planetens övergripande norrsken. Astronomer kallar det Ios magnetiska fotavtryck. Processen fungerar omvänt, för, lekande auroror i Ios svaga atmosfär.

Io är huvudleverantör av partiklar till Jupiters magnetosfär. Några av samma elektroner avlägsnades från svavel- och syreatomer under ett tidigare utbrott återvänder till slagatomer som skjuts ut av senare sprängningar. Runda och runda går de i en stor cykel av mikroskopiskt bombardemang! Det konstanta flödet av höghastighet, laddade partiklar i Ios närhet gör regionen till en dödlig miljö inte bara för människor utan även för rymdfarkostelektronik, anledningen till att NASA:s Juno -sond tar sig iväg efter varje perijove eller närmaste inflygning till Jupiter.

Men det finns mycket att hämta från dessa plasmaströmmar. Astronomi -doktoranden Phillip Phipps och biträdande professor i astronomi Paul Withers från Boston University har kläckt en plan för att använda Juno -rymdfarkosten för att undersöka Ios plasmatorus för att indirekt studera tidpunkten och flödet av material från Ios vulkaner in i Jupiters magnetosfär. I en artikel publicerad den 25 januari, de föreslår att man använder ändringar i radiosignalen som skickas av Juno när den passerar genom olika delar av torusen för att mäta hur mycket saker som finns där och hur dess densitet förändras över tiden.

Tekniken kallas en radio -ockultation. Radiovågor är en form av ljus precis som vitt ljus. Och som vitt ljus, de böjs eller bryts när de passerar genom ett medium som luft (eller plasma vid Io). Blått ljus bromsas mer och upplever mest böjning; rött ljus bromsas mindre och bryts minst, anledningen till att röd kantar en regnbågs ytterkant och blå dess inre. I radio ockultationer, brytning resulterar i förändringar i frekvens orsakade av variationer i densitet av plasma i Ios torus.

Den bästa rymdfarkosten för försöket är en med en polar bana runt Jupiter, där det skär ett rent tvärsnitt genom olika delar av torus under varje bana. Gissa vad? Med sin polära bana, Junos sond för jobbet! Dess huvudsakliga uppdrag är att kartlägga Jupiters gravitationella och magnetiska fält, så ett ockultationsexperiment passar bra med uppdragsmål. Tidigare uppdrag har skapat bara två radiookultationer av torus, men Juno kan eventuellt slå dunk 24.

Eftersom papperet var avsett att visa att metoden är genomförbar, det återstår att se om NASA kommer att överväga att lägga till lite extra kreditarbete till Junos läxor. Det verkar vara ett värdigt och praktiskt mål, en som ytterligare kommer att upplysa vår förståelse för hur vulkaner skapar norrsken i den bisarra elektriska och magnetiska miljön på den största planeten.