Kombinerade observationer från tre rymdfarkoster visar att Jupiters ljusaste norrskensdrag som registrerats hittills drivs av både den vulkaniska månen Io och interaktion med solvinden.

På jorden, norrsken drivs tydligt av solvinden som strömmar förbi planeten. Men Jupiters gigantiska norrsken - magnituder mer kraftfulla än de på jorden - tros främst drivas av faktorer inom det jovianska systemet. Nu, genom att kombinera observationer från tre rymdfarkoster, forskare från ett internationellt samarbete ledd av en forskare vid RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science har visat att bilden är komplex – vulkaner på Io, en av Jupiters månar – och den mest aktiva vulkaniska kroppen i solsystemet – är ansvariga för att driva några av Jupiters ljusaste norrsken genom interaktioner med chockvågen som orsakas av solvindens ankomst.

För att utföra studien, gruppen tittade på data från tre rymdbaserade källor – Japans Hisaki-satellit, ett observatorium för extrem ultraviolett ljus som kretsar runt jorden som lanserades i låg omloppsbana 2013, rymdfarkosten Juno, som gick i omloppsbana runt Jupiter i juli 2016, och rymdteleskopet Hubble, som tog högupplösta långt ultravioletta bilder av Jupiter när Juno gick in i omloppsbana. Genom att kombinera data från de tre rymdfarkosterna – inklusive ögonblicksbilder tagna av Hisaki med tio minuters intervall under en period på mer än sex månader, teamet kunde mer exakt kartlägga processen genom vilken svavelgasen som kommer från Ios kraftfulla vulkaner lagras i området långt från Jupiter, övergående accelererad, överförs till Jupiter, och kanaliseras in i Jupiters polarområde där det driver norrskenet. Dessa fynd upptäcktes under en "övergående ljusning" av Jupiters norrsken - med fenomenet som rörde sig från polarområdet mot ekvatorn - som upptäcktes i maj 2016, när Juno närmade sig. Data visade att energin från Ios gasutsläpp på något sätt överfördes mot Jupiter med en hastighet som närmade sig 400 till 800 kilometer per sekund i ekvatorområdet i rymden runt Jupiter.

Tidigare observationer hade gjorts genom att kombinera data från Hisaki och HST hade kommit fram till att solvinden hade lite att göra med de övergående norrskenet. "Vad är speciellt med våra observationer, " säger huvudförfattaren Tomoki Kimura, en särskild postdoktor vid RIKEN, "är att vi kunde tajma observationerna med Juno-rymdfarkostens ankomst till den jovianska omloppsbanan. Det visar sig att Juno upptäckte en stötvåg som härrörde från solvinden, och detta fick oss att dra slutsatsen att solvinden var, tillsammans med Io, spelar en roll i processen genom att driva energin mot Jupiter."

Förr, det ansågs allmänt att magnetfältet hos en roterande astronomisk kropp är tillräckligt kraftfullt för att helt dominera azimutala rörelser av energi och massa nära den, men teamets resultat utmanar detta antagande, eftersom energin verkar röra sig från området långt från Jupiter mot Jupiter.. Dessutom, denna process verkar gälla för andra roterande kroppar som neutronstjärnor.

Med blicken mot framtiden, Kimura fortsätter, "Det jovianska systemet är känt för att innehålla flera isiga månar, nämligen Europa och Ganymedes, som potentiellt kan ha utomjordiskt liv i sina underjordiska oceaner av flytande vatten, och energin som drivs från det avlägsna området mot Jupiter skulle kunna ge stöd för kemiska processer på månarnas isiga yta. Tidigare visste vi inte hur energin accelererades till sådana enorma hastigheter, men nu, tack vare dessa fynd, vi har en bättre idé. Nu när Juno är i omloppsbana runt Jupiter, vi kommer att fortsätta att ta emot nya observationsdata som hjälper oss att fastställa hur energin överförs, återigen gör det möjligt för oss att få insikter i vårt sökande efter liv i dessa isiga världar."

Verket publiceras i Geofysiska forskningsbrev .