在宇宙的某个地方，潜伏着一大堆我们还没能发现的物质。
这可不是一个微不足道的数字。大约70%到80%的质量被认为是称作“暗物质”的神秘物质。正常物质只占少数。这就是我们能探测到的一切 —— 所有的恒星、行星、黑洞、尘埃、气体、卫星、人类。
那么这些暗物质在哪里呢？嗯，我们不知道。但我们可能有办法探测到它，其中一个方法就在太阳系里。
在木星的夜晚一侧，与这些黑暗物质的相互作用可能会产生大气层中较高的红外线。
在那里，被称为三氢阳离子（H3+）的带电氢离子可以被大量发现。而且，虽然有几个宇宙过程可以在木星大气中产生H3+，但与暗物质的相互作用可能会产生超出我们预期的过量。
普林斯顿大学和斯德哥尔摩大学的物理学家卡洛斯·布兰科（Carlos Blanco）以及斯坦福直线加速器中心（SLAC）国家加速器实验室和斯坦福大学的物理学家丽贝卡·莱恩（Rebecca Leane）写道：“我们指出，暗物质可以在行星大气中产生额外的H3+来源。”
“如果暗物质散射并被行星捕获，从而湮灭，产生电离辐射，就会产生这种现象。”
虽然我们无法直接探测到暗物质，虽然，它似乎不会以我们可以间接探测到的方式与正常物质相互作用，但它有一种表现方式。宇宙中物体的运动似乎受到比正常物质产生的引力大得多的影响。
一旦我们减去正常物质的贡献，剩下的引力就归于暗物质。这就是我们如何知道有什么东西在那里，并能测量它有多少。
关于暗物质可能是什么，有许多不同的理论候选者，其中许多候选者具有可以通过各种方式检测到的特性。
一种观点认为暗物质会自我湮灭。当两个暗物质粒子碰撞时，它们会相互消灭，产生少量的热或光，或者两者兼而有之。
布兰科和利恩提出，这种湮灭可能发生在行星大气层的高处，也就是电离层。暗物质粒子被行星的引力捕获，并被吸进电离层，在那里它们冒着相互毁灭的风险。
研究人员认为，木星是研究这一过程的最佳地点。它是太阳系中最大的非太阳天体，核心温度相对较低，因此它将是当地最有效的暗物质捕获器。
二十多年前，当土星探测器卡西尼号飞过木星时，它配备了一种名为视觉和红外测绘光谱仪（VIMS）的仪器，该仪器可能探测到假设的暗物质湮灭的特征。
现在，它不是我们期望看到的湮灭本身产生的辐射，而是它的产物。这种辐射可能是电离的，也就是说，它将电子从电离层中的原子中释放出来。这就产生了带正电的H3+， VIMS可以探测到它的红外光。
问题是在太阳系中有很多活跃的电离过程。太阳辐射可以电离。木星的两极也有巨大而强大的极光，可以产生H3+。因此，布兰科和利恩在夜间观察了木星赤道地区的测量结果，在木星午夜两侧的三个小时内，极光的影响最小，没有阳光可以干扰电离层。
虽然没有检测到过量的H3+，但结果使研究人员能够限制这种特殊类型的暗物质应该如何表现，为探测太阳系外其他行星上的暗物质提供了关键信息。
布兰科和利恩写道：“我们首次指出并展示了暗物质可以在行星大气中产生电离辐射，这是通过大气中过量的三氢阳离子的确凿证据来检测的。”
“利用未来对行星光谱的高精度测量，可能会在类木系外行星上探测到暗物质大气电离。”
这项研究发表在《物理评论快报》上。
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