Den här bilden är en karta över den infraröda ljusstyrkan hos H3+ joner högst upp i Jupiters atmosfär avslöjar hur komplex jonosfären är. De två vita områdena högst upp och längst ner är planetens lysande norrsken. Glödande mycket ljusare än resten av planeten, de är här så mättade att inga detaljer alls kan ses. Istället, ekvatorn kan ses. Längst upp till vänster på kartan den tidigare observerade mörkningen i samband med den stora kalla fläcken kan ses - kartan visar nu att denna mörka funktion bara är en av många inom jonosfären. Det mörka bandet som vågar runt bildens horisontella mitt, sveper runt planeten från vänster till höger, avslöjar platsen för Jupiters magnetiska ekvatorn. Till höger om bilden, ovanför och under det mörka bandet, det finns två mycket mörka områden, en större i norr och en liten cirkel i söder. Vi är inte helt säkra på vad dessa funktioner är, men när Juno -rymdfarkosten mätte magnetfälten i dessa regioner, de visade sig vara mycket avvikande - kanske liknar dessa regioner den södra atlantiska magnetiska anomalin på jorden. Kredit:University of Leicester
Upptäckten av ett mörkt band med svaga vätejonutsläpp som omger Jupiter har stört tidigare tankar om den gigantiska planetens magnetiska ekvatorn.
Ett internationellt team av forskare under ledning av University of Leicester har identifierat det försvagade bandet av H3+ -utsläpp nära den jovigrafiska ekvatorn med hjälp av NSFCam -instrumentet vid NASA InfraRed Telescope Facility, det första beviset på en lokaliserad jonosfärisk interaktion med Jupiters magnetfält.
Studien publiceras online av Natur Astronomi idag (23 juli).
Förr, studier av Jupiters jonosfär har nästan uteslutande fokuserat på planetens poler, tittar på norrsken. Dessa observationer såg det mesta av Jupiters jonosfär som relativt smidigt och ointressant.
Denna senaste studie har öppnat hela jonosfären för undersökning och tyder på att Jupiters jonosfär är lika komplex som våra observationer kan mäta med detaljer som ännu inte ska avslöjas. Det visar också att trots skillnaderna i storlek och struktur, både Jorden och Jupiter har ett liknande lokaliserat band som slingrar sig runt planetens magnetiska ekvatorn.
Jonosfären är den joniserade delen av Jupiters övre atmosfär. Här, kollisioner mellan fotoelektroner och H2 är en betydande källa till H3+ joner.
Samma karta över H3+ ljusstyrka som i redmap.jpg. Dock, här, vi har överlagrat tre olika mätningar av Jupiters magnetiska ekvatorn. Den första, i blått (med de bredaste streckarna), är den bästa tidigare uppskattningen av vad man trodde var ekvatorn med hjälp av ultraviolett ljus; den andra, i rött och gult (med medium streck) är platsen för det mörka bandet som ses på denna karta; den tredje är den nya mätningen av den magnetiska ekvatorn som nyligen mättes av Juno -rymdfarkosten. Denna magnetiska mätning visar hur nära det mörka bandet följer Jupiters magnetiska ekvatorn. Kredit:University of Leicester
En förklaring till det mörka bandet är att eftersom elektroner företrädesvis färdas längs magnetfältlinjer, dessa fotoelektroner avleds till högre breddgrader från den magnetiska ekvatorn när de flyttar till lägre höjder - lämnar bandet för minskad H3+ -produktion.
Nya data från NASA:s Juno -rymdfarkost stöder teorin att detta band är en signatur för Jupiters magnetiska ekvatorn.
Huvudförfattare Dr Tom Stallard, Docent i planetarisk astronomi från University of Leicester, sade:"Första gången vi såg det mörka bandet slingra sig runt Jupiter i våra data, vi kände oss säkra på att vi såg något speciellt på Jupiter. Resultatet var så häpnadsväckande och ändå klart, det överraskade oss alla, och vi misstänkte och spekulerade starkt att funktionen orsakades av Jupiters magnetiska ekvatorn.
"Det var en stor lättnad för oss att några månader innan vårt papper publicerades släpptes den första magnetiska modellen av Jupiter från Juno -rymdfarkosten, ger en enastående bild av Jupiters ekvatoriala magnetfält, och den uppmätta magnetiska ekvatorn ställde upp nästan exakt med vårt mörka band av utsläpp.
"Våra observationer, tillsammans med de senaste mätningarna från Juno -rymdfarkoster, har överraskat oss. Några av Jupiters auroralregioner var mycket komplexa, och så många tidigare modeller förutspådde en mycket komplex magnetisk ekvatorn för att matcha med detta, men den magnetiska ekvatorn är faktiskt formad mycket mer som jordens.
"Forskare som arbetar med Juno har föreslagit att detta kan tyda på att de komplexa snedvridningarna i Jupiters magnetfält kan inträffa på relativt grunda djup på planeten. Våra mätningar stöder också att, för även om ekvatorn är förvånansvärt enkel, vi ser mycket komplexitet i jonosfären mellan ekvatorn och polen. Detta tyder på att Jupiters magnetfält i dessa regioner är mycket mer komplext än jordens. Det föreslår också att när Juno gör observationer med högre upplösning, det kommer att fortsätta avslöja ännu mer finskalig komplexitet. "
Forskarna använde 13, 501 bilder av H3+ -utsläpp tagna över 48 nätter mellan 1995 och 2000. Detta hjälper till att avslöja förändringstakten i Jupiters komplexa mittfältmagnetfält och ger insikt om vad som händer djupt inne i Jupiter. Det tyder också på att placeringen av Jupiters magnetiska ekvatorn har varit stabil under de 15 år som skiljer dessa två oberoende mätningar åt.
Observationerna identifierade ett antal andra lokaliserade mörka regioner, inklusive området som förra året identifierades som den stora kalla platsen av samma team av forskare. Den stora kalla fläcken antas också orsakas av effekterna av planetens magnetfält, med sin spektakulära polauroror som driver energi ut i atmosfären i form av värme som strömmar runt planeten och skapar ett område för kylning i termosfären.
