美国国家航空航天局(NASA)的“伽利略”(Galileo)航天器在太阳系的另一端，仅仅是一个淡蓝色的小点，在木星上运行了8年。在这段时间里，这艘充满热情的太空飞船——比一只成年的长颈鹿——稍微大一些，这让它在这个气体巨人的卫星上发现了一些新的发现，包括对木星周围的磁场环境的观测，这与木星自身的磁场是截然不同的。这项任务在2003年结束，但新恢复的伽利略第一次飞越Ganymede的数据带来了关于月球环境的新见解——这与太阳系中的其他环境不同。
木卫三的磁层，图片：NASA's Goddard Space Flight Center/Mary Pat Hrybyk-Keith
马里兰州Greenbelt的NASA戈达德太空飞行中心发表的关于Ganymede的磁层的论文的第一作者Glyn Collinson说：我们现在回到20多年后，重新审视一些从未发表过的数据，并完成了这个故事，发现没有人知道这件事。新的结果显示了一个暴风雨的景象：粒子从月球表面的冰表面猛烈地喷射出来，这是由于进入的等离子体雨，以及由于在两个物体的磁场环境之间发生的爆炸性的磁场事件而在木星和Ganymede之间形成的强大的等离子体流动。科学家们认为，这些观测结果可能是揭开月球秘密的关键，比如为什么Ganymede的极光如此明亮。
1996年到达木星后不久，伽利略发现了一个惊人的发现：Ganymede有自己的磁场。虽然我们太阳系的大多数行星，包括地球，都有磁环境——也就是磁球——没有人期望月球有一个。从1996年到2000年，伽利略用多台仪器收集月球磁层上的数据，制造了6个目标飞行器。这些数据包括航天器的等离子体子系统，或者是测量等离子体激发态、带电气体流经伽利略周围环境的密度、温度和方向。最近发表在《地球物理研究快报》上的新研究成果揭示了磁层独特结构的有趣细节。
在这幅插图中，月亮Ganymede绕着巨大的行星木星运行。Ganymede被描绘成极光，这是由美国宇航局的哈勃太空望远镜观测到的。图片：NASA/ESA
我们知道地球的磁球——除了帮助使指南针工作，使极光——是维持地球生命的关键，因为它有助于保护我们的地球免受来自太空的辐射。一些科学家认为地球的磁层对于生命的最初发展也是必不可少的，因为这种有害的辐射会侵蚀我们的大气层。研究整个太阳系的磁层不仅有助于科学家了解影响地球周围磁场环境的物理过程，它还帮助我们了解其他潜在的可居住世界的大气层，包括我们自己的太阳系和更远的地方。Ganymede的磁层提供了在木星更大的磁层中探索一个独特的磁性环境的机会。在那里，它受到太阳风的保护，使它的形状与太阳系其他的磁球不同。
通常磁球是由流经它们的超音速太阳风粒子的压力形成的。但是在Ganymede，围绕木星的相对较慢的等离子体将月球的磁层雕刻成一个长角状的形状，在月球的轨道上延伸到月球的前方。飞越Ganymede之后，伽利略一直被高能粒子所撞击——这是一种对月球的打击。由木星磁层加速的等离子体粒子，持续降雨在Ganymede的两极，在那里磁场将它们引导到表面。对伽利略的新分析数据显示，等离子体由于即将到来的等离子雨而被从月球的冰表面发射出去。
NASA戈达德的研究报告的合作者Bill Paterson说：这些粒子从极地地区飞出来，它们可以告诉我们一些关于Ganymede的大气层的信息，非常薄，还可以告诉我们，Ganymede的极光是如何形成的。Ganymede拥有极光，或北极光和南极光，就像地球一样。然而与我们的行星不同的是，导致Ganymede的极光的粒子来自于围绕木星的等离子体，而不是太阳风。在分析数据时科学家们注意到，在其第一个Ganymede飞越，伽利略意外地越过Ganymede极光的地区，就是明证离子观察下雨下到月球表面的极冠。通过比较离子下降的位置从哈勃观察到的数据，科学家们可以确定的精确位置极光区，这将帮助他们解决谜团,比如使极光。
当它在木星周围巡航时，伽利略也碰巧穿过了由磁力线的缠结和断裂引起的爆炸事件。这个被称为磁重连接的事件发生在我们太阳系的磁层中。伽利略首次观测到，由于两个磁层之间的磁重连接事件，在木星和Ganymede之间产生了强烈的等离子体流。据认为这种等离子体泵的作用是使Ganymede的极光异常明亮。未来对PLS数据的研究可能会提供新的见解，与先前决定利用伽利略和哈勃太空望远镜的数据在月球上存在的地下海洋有关。
博科园-科学科普｜文：参考期刊：地球物理研究通讯｜来自：美国航天局戈达德太空飞行中心
