木星擁有太陽系中最強的極光活動，其絢麗發光現象背後對應著豐富的空間等離子體過程，且不同位置的極光可以反應行星空間不同區域的物理過程。目前主流的木星極光產生機制是1979年由Hill提出來的“共轉破壞”驅動機制。該觀點認為，木星旋轉只能夠帶動靠近行星區域的磁層共轉，而距離較遠的磁層區域則難以維持共轉，從而在磁層中形成等離子體的剪下流，驅動環狀粒子沉降以形成極區主極光帶。在此後很長時間裡，“共轉破壞”驅動機制被認為是標準的巨行星磁層電離層耦合驅動機制，隨後基於該理論發展出多個極光電流模型。然而，隨著觀測資料增多，研究人員發現越來越多與模型預測不同的觀測事實，對傳統極光電流模型提出了挑戰。迄今為止，由於缺少充分的木星極光和磁層聯合觀測，關於木星極光的產生機制之爭是木星磁層領域的研究焦點。
在地球上，豐富的觀測資料清晰地顯示了阿爾芬波在極光驅動方面的重要作用，並逐漸改變了學界對木星極光驅動過程的認識。在木星上，有理論研究曾提出阿爾芬波在驅動木星極光方面的重要意義（Saur et al., 2018）。此後，科學家使用朱諾號飛船觀測資料研究阿爾芬擾動和極光的關係，發現在朱諾號飛掠極光區域的時候，可以看到阿爾芬擾動的增強，但該研究未涉及直接的極光觀測資料，因此只能證明該區域存在阿爾芬波，而不能提供阿爾芬波與極光輻射強度的關聯。
中國科學院地質與地球物理研究所博士後潘東曉與堯中華、魏勇，以及比利時列日大學太空中心主任、教授Denis Grodent和研究員Bertrand Bonfond等人，設計並利用哈勃太空望遠鏡對木星極光的觀測資料，配合朱諾號飛船在木星磁層中的磁場探測資料，直接從這兩方面的觀測出發，研究木星極光與阿爾芬波動的關聯。在木星上，阿爾芬波動的週期一般在幾十分鐘，因此該工作選擇週期在1-60分鐘的低頻阿爾芬擾動進行研究。研究顯示，極光輻射越強的事件對應的波動強度越強，二者有很好的相關性（如圖）。該結果從統計的角度首次直接證實了阿爾芬波與木星極光的關聯，為阿爾芬波驅動木星極光這一理論框架提供了觀測證據。
相關研究成果發表在Geophysical Research Letters上。研究工作得到中科院戰略性先導科技專項（A類）、國家自然科學基金專案和中科院地質地球所重點部署專案等的支援。
木星極光功率與阿爾芬波動強度的關係
來源：中國科學院地質與地球物理研究所
