在宇宙的某個地方，潛伏著一大堆我們還沒能發現的物質。
這可不是一個微不足道的數碼。大約70%到80%的質素被認為是稱作「暗物質」的神秘物質。正常物質只占少數。這就是我們能探測到的一切 —— 所有的恒星、行星、黑洞、塵埃、氣體、衛星、人類。
那麽這些暗物質在哪裏呢？嗯，我們不知道。但我們可能有辦法探測到它，其中一個方法就在太陽系裏。
在木星的夜晚一側，與這些黑暗物質的相互作用可能會產生大氣層中較高的紅外線。
在那裏，被稱為三氫陽離子（p+）的帶電氫離子可以被大量發現。而且，雖然有幾個宇宙過程可以在木星大氣中產生p+，但與暗物質的相互作用可能會產生超出我們預期的過量。
普林斯頓大學和斯德哥爾摩大學的物理學家卡洛斯·布蘭科（Carlos Blanco）以及史丹佛直線加速器中心（SLAC）國家加速器實驗室和史丹福大學的物理學家麗貝卡·萊恩（Rebecca Leane）寫道：「我們指出，暗物質可以在行星大氣中產生額外的p+來源。」
「如果暗物質散射並被行星捕獲，從而湮滅，產生致電離輻射，就會產生這種現象。」
雖然我們無法直接探測到暗物質，雖然，它似乎不會以我們可以間接探測到的方式與正常物質相互作用，但它有一種表現方式。宇宙中物體的運動似乎受到比正常物質產生的重力大得多的影響。
一旦我們減去正常物質的貢獻，剩下的重力就歸於暗物質。這就是我們如何知道有什麽東西在那裏，並能測量它有多少。
關於暗物質可能是什麽，有許多不同的理論候選者，其中許多候選者具有可以透過各種方式檢測到的特性。
一種觀點認為暗物質會自我湮滅。當兩個暗物質體子碰撞時，它們會相互消滅，產生少量的熱或光，或者兩者兼而有之。
布蘭科和利恩提出，這種湮滅可能發生在行星大氣層的高處，也就是電離層。暗物質體子被行星的重力捕獲，並被吸進電離層，在那裏它們冒著相互淪陷的風險。
研究人員認為，木星是研究這一過程的最佳地點。它是太陽系中最大的非太陽天體，核心溫度相對較低，因此它將是當地最有效的暗物質捕獲器。
二十多年前，當土星探測器卡西尼號飛過木星時，它配備了一種名為視覺和紅外測繪光譜儀（VIMS）的儀器，該儀器可能探測到假設的暗物質湮滅的特征。
現在，它不是我們期望看到的湮滅本身產生的輻射，而是它的產物。這種輻射可能是電離的，也就是說，它將電子從電離層中的原子中釋放出來。這就產生了帶正電的p+， VIMS可以探測到它的紅外光。
問題是在太陽系中有很多活躍的電離過程。太陽輻射可以電離。木星的兩極也有巨大而強大的極光，可以產生p+。因此，布蘭科和利恩在夜間觀察了木星赤道地區的測量結果，在木星午夜兩側的三個小時內，極光的影響最小，沒有陽光可以幹擾電離層。
雖然沒有檢測到過量的p+，但結果使研究人員能夠限制這種特殊類別的暗物質應該如何表現，為探測太陽系外其他行星上的暗物質提供了關鍵資訊。
布蘭科和利恩寫道：「我們首次指出並展示了暗物質可以在行星大氣中產生致電離輻射，這是透過大氣中過量的三氫陽離子的確鑿證據來檢測的。」
「利用未來對行星光譜的高精度測量，可能會在類木系外行星上探測到暗物質大氣電離。」
這項研究發表在【物理評論快報】上。
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