목성의 자기권에 관한 새로운 발견

목성에 대한 새로운 발견은 지구 자체의 우주 환경에 대한 더 나은 이해로 이어질 수 있으며 태양계에서 가장 큰 행성에 대한 장기적인 과학적 논쟁에 영향을 미칠 수 있습니다.

UAF 지구물리학 연구소와 UAF 자연과학 및 수학 대학의 Peter Delamere 교수는 “목성과 같은 더 큰 공간을 탐험함으로써 우리는 지구의 자기권을 지배하는 기본 물리학을 더 잘 이해할 수 있으며 이를 통해 우주 일기예보를 개선할 수 있습니다”라고 말했습니다.

그는 “우리는 통신 위성, 전력망 자산 또는 둘 다를 잃는 하나의 큰 우주 기상 사건”이라고 말했습니다.

우주 기상이란 태양풍과 지구 자기장의 상호 작용으로 인해 발생하는 지구 자기권의 교란을 말합니다. 이는 일반적으로 태양 폭풍 및 태양의 코로나 질량 방출과 관련되어 있으며, 이는 전력망, 파이프라인 및 통신 시스템의 자기 변동 및 중단을 초래할 수 있습니다.

Delamere와 공동 저자 팀은 최근 논문에서 목성의 자기권에 대한 연구 결과를 자세히 설명했습니다. AGU 발전. 지구물리학 연구소 연구 부교수 Peter Damiano, UAF 대학원생 연구원 Austin Smith 및 Chynna Spitler, 전 학생 Blake Mino가 공동 저자 중 하나입니다.

Delamere의 연구에 따르면 우리 태양계에서 가장 큰 행성은 극지방에서 크게 닫힌 자기장선으로 구성되어 있지만 초승달 모양의 열린 자기장선 영역을 포함하는 자기권을 가지고 있음을 보여줍니다. 자기권은 태양풍의 대부분을 편향시키는 일부 행성의 방패입니다.

극지방에서 개방형과 폐쇄형을 둘러싼 논쟁은 40년 넘게 격렬해졌습니다.

개방형 자기권은 극 근처에 끝이 개방된 자기장선이 있는 행성을 말합니다. 이는 태양풍에 의해 분리되어 행성에 다시 진입하지 않고 우주로 확장되도록 남겨진 이전에 닫힌 선입니다.

이로 인해 태양 자기장선의 일부를 전달하는 태양풍이 행성의 전리층 및 대기와 직접 상호 작용하는 목성 지역이 생성됩니다.

열린 필드 라인에서 행성을 향해 이동하는 태양 입자는 주로 닫힌 필드 라인에서 발생하는 오로라를 유발하지 않습니다. 그러나 열린 자기장 선에 있는 태양풍 입자의 에너지와 운동량은 닫힌 시스템으로 전달됩니다.

지구의 극지방은 크게 개방된 자기권을 갖고 있으며, 오로라는 닫힌 자기장 선에서 발생합니다. 이는 전력망과 통신을 방해할 수 있는 개방 선을 통해 전달되는 에너지입니다.

목성의 자기권을 연구하기 위해 Delamere는 2016년에 목성 궤도에 진입하여 타원형 극 궤도를 가진 NASA Juno 우주선에서 획득한 데이터를 사용하여 다양한 모델을 실행했습니다.

Delamere는 “우리는 극지방의 데이터를 전혀 갖고 있지 않았기 때문에 Juno는 행성의 오로라 물리학 측면에서 변화를 가져왔고 자기장 선에 대한 논의를 더욱 발전시키는 데 도움을 주었습니다”라고 말했습니다.

논쟁은 1979년 NASA의 보이저 1호와 보이저 2호의 목성 근접비행으로 시작되었습니다. 이 데이터를 통해 많은 사람들은 행성의 극지방에 일반적으로 열린 자기권이 있다고 믿게 되었습니다. 다른 과학자들은 목성의 오로라 활동이 지구와 크게 다르다고 주장했습니다. 이는 행성의 극지방이 대부분 폐쇄된 자기권을 가지고 있음을 나타냅니다. 목성 자기장의 오랜 연구자인 Delamere는 2010년에 이러한 견해를 뒷받침하는 논문을 발표했습니다.

2021년에 그는 모델링을 통해 목성의 자기권 극에 열린 자기장선 두 영역이 있음을 제안한 홍콩 대학 Binzheng Zhang의 논문의 공동 저자였습니다. 이 모델은 극에서 나와 태양으로부터 멀어지는 자기권의 좁은 눈물방울 모양 부분인 자기꼬리에서 행성 뒤 바깥쪽으로 이어지는 한 세트의 개방형 자기장 선을 보여줍니다. 다른 세트는 목성의 극에서 나타나 태양풍에 의해 우주로 날아갑니다.

“Zhang 결과는 개방 필드 라인 영역에 대한 그럴듯한 설명을 제공했습니다”라고 Delamere는 말했습니다. “그리고 올해 우리는 모델 결과를 뒷받침하는 Juno 데이터의 강력한 증거를 제공했습니다.

“이것은 Zhang 논문의 주요 검증입니다”라고 그는 말했습니다.

Delamere는 지구를 더 잘 이해하기 위해서는 목성을 연구하는 것이 중요하다고 말했습니다.

“큰 그림에서 목성과 지구는 스펙트럼의 반대쪽 끝, 즉 열린 필드 라인과 닫힌 필드 라인을 나타냅니다.”라고 그는 말했습니다. “자기권 물리학을 완전히 이해하려면 두 가지 한계를 모두 이해해야 합니다.”

Delamere의 증거는 목성의 회전 반대 방향으로 이온이 흐르는 극지방을 밝혀낸 Juno 우주선의 장비를 통해 나왔습니다.

후속 모델링에서는 동일한 영역과 Zhang과 Delamere가 2021년 논문에서 제안한 개방 필드 라인 근처에서 유사한 이온 흐름을 보여주었습니다.

“이온화된 가스가 [closed] Delamere의 새로운 논문은 목성의 북반구와 남반구에 연결된 자기장 선이 행성과 함께 회전한다고 결론지었습니다. [open] 태양풍과 연결된 자기력선은 태양풍과 함께 움직입니다.”

Delamere는 열린 자기장선의 극 위치가 “향후 탐사를 위해 회전하는 거대 자기권의 특징을 나타낼 수 있다”고 썼습니다.

다른 기여자들은 콜로라도 대학교 볼더 대학교, 존스 홉킨스 대학교, 앤드루스 대학교, 엠브리리들 항공 대학교, 홍콩 대학교, 텍사스 샌안토니오 대학교, 사우스웨스트 연구소 및 영국의 OJ 브램블스 컨설팅 출신입니다.

Delamere는 7월 미네소타 대학에서 열리는 외부 행성의 자기권 회의에서 이 연구를 발표할 예정입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240506131508.htm