木星的闪电比地球的闪电强100倍

2022年8月17日，NASA的朱诺号飞船从北向南飞越木星大气层，探测到一簇来自闪电的无线电脉冲（每个脉冲用青色符号标记仪器指向）。哈勃太空望远镜的背景地图将闪电源识别为孤立的“隐形超级风暴”。 图片来源：uux.cn/Michael Wong 等（2026年，AGU Advances;哈勃与朱诺MWR）

（神秘的地球uux.cn）据《大众科学》（安德鲁·保罗）：只需一次近距离遭遇闪电，就能体会到它的全部威力。在大约1吉焦耳的能量下，雷暴期间一次电击足以撕裂一棵树，瘫痪整个城市的电网，甚至杀死不幸的路人。但根据最近对木星的观测，我们在太阳系中最大的邻居拥有如此强烈的闪电，以至于地球的闪电看起来像是微小的静电冲击。

根据最近发表在AGU Advances期刊上的一项研究，这颗气态巨行星经常出现的闪电强度是地球上闪电的100倍。尽管木星的成分和大气与我们的母星几乎没有共同点，天文学家表示，分析这些遥远的电放电可能有助于我们更好地理解地球上经历的闪电。

每年地球周围发生数亿次闪电击中，但除了其基础机制外，气象学家对这些自然现象知之甚少。直到近几年，科学家才了解到闪电在大气高处发生的奇特、毫秒级变化——瞬态发光事件。同样，我们对木星的风暴仍有许多未知，但至少有一点非常明确：它们非常非常巨大。有些木星天气事件比地球本身还要大，甚至能持续数百年。例如，地球著名的大红斑直径超过10,000英里，风速可达200英里/小时，并且已经搅动了超过200年的地球时间。在这段时间里，它和它的姊妹风暴已经产生了无数闪电。

2022年1月12日，NASA朱诺号航天器上的一台相机拍摄了木星北赤道带高空风暴——隐形超级风暴羽流。风暴头部为白色，是因为有冻固的氨晶体。更红的云层则在大气层更深处。加州大学伯克利分校的Michael Wong分析了2021年至2022年间四场类似隐形超级风暴产生的闪电。图片来源：uux.cnNASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Björn Jónsson

虽然几乎所有其他经过木星的航天器都发现了电爆发，但它们大多发生在夜侧，且强度尤为强烈。这意味着研究人员不确定木星是否持续产生巨大的闪电，还是也看到相对较弱的闪电。然而，使用NASA朱诺号航天器的天文学家们正在获得迄今为止对木星的最佳观察。朱诺号自2016年开始绕行这颗气态巨行星，探测器定期使用微波辐射计等设备扫描大气层。该仪器可以标记闪电产生的无线电发射。

木星的风暴经常形成环绕行星的带状结构，这使得将闪电与特定大气事件匹配起来变得困难。但在2021年和2022年，北赤道带的一段平静期让研究人员在朱诺号、哈勃太空望远镜和公民科学家志愿者的帮助下，聚焦于单个风暴。

“因为我们有一个精确的位置，所以我们能够直接说，'好，我们知道它在哪里。我们正在直接测量能量，“加州大学伯克利分校空间科学实验室的行星科学家、研究合著者迈克尔·黄解释道。

结果展示了更加多样且动态的天气光谱。朱诺号在四次不同风暴上空时，记录到闪电微波静电信号每秒约三次。其中一次，航天器标记了206个脉冲。黄的团队分析了613次微波脉冲，发现其威力从典型的地球闪电到至少是标准发射的100倍。其他计算显示，木星上空的闪电能量是地球闪电的500到1万倍。

要全面理解木星的风暴还需要更多研究，但已经有一些线索可能帮助解释它们为何变得如此强大。一种理论基于该行星的大气成分。与地球富含氮气的大气不同，木星的云大多是氢。由于氢气比氮重得多，气态巨行星的潮湿空气上升需要更多的能量。但一旦它到达大气层顶端，排放量巨大。

“这里细节开始变得令人兴奋，你可以问，'关键区别会是氢气和氮气大气，还是因为木星风暴更高，因此涉及的距离更远？'”黄解释道。