木星上的閃電能量高達地面閃電的 100 倍

基於美國太空總署朱諾探測器數據的研究表明，木星上的射線可能比地球上觀測到的射線強大得多。該研究分析了在接近這顆巨大行星上的孤立風暴期間捕獲的無線電發射，表明一些木星放電釋放的能量至少相當於典型地球閃電的 100 倍。科學家檢查了 2021 年至 2022 年在木星北赤道帶發生的四次超級風暴的活動，記錄了近距離飛越期間平均每秒 3 次閃光。

隱形超級風暴允許精確測量

北赤道地區暫時沒有同時發生多個風暴，使研究人員能夠找出偵測到的脈衝的來源。這種罕見的情況是將每次放電與特定雲結構聯繫起來的關鍵，克服了先前觀測的局限性，這些局限性經常混淆來自不同來源的信號。朱諾號探測器在這些過程中記錄並分析了 613 個微波脈衝，揭示了強度的廣泛分佈。

加州大學柏克萊分校的行星科學家、該研究的主要作者邁克爾·王強調了這種孤立結構的重要性。與其他木星形成相比，分析的超級風暴呈現出中等高度的雲塔，但保持了數月的長時間活動。這種動態使團隊能夠捕捉到較弱和較強烈的事件，從而糾正先前僅根據最強大的雷擊得出的結論。

無線電儀器克服了光學限制

• 朱諾號的微波輻射計以 600 MHz 的頻率運行，可以穿透行星的稠密雲層而不會受到明顯幹擾。
• 哈伯太空望遠鏡的圖像和業餘天文學家的觀測有助於準確識別飛越期間的特定風暴。
• 根據所採用的光譜模型，脈衝的功率從與地面閃電相似的水平到高出 100 倍以上不等。

無線電發射方法使得直接在源處測量功率成為可能，從而減少了與雲或距離衰減相關的不確定性。厚厚的雲層常常遮擋了先前觀測中可見的閃光，使得準確估計釋放的能量變得困難。輻射計將脈衝記錄為亮度溫度異常，從而提供有關放電實際強度的更可靠數據。

大氣成分解釋了更大的強度

木星的大氣層主要由氫組成，與地球上常見的氮和氧的混合物不同。這種成分從根本上改變了導致風暴和放電形成的潮濕對流過程。在這顆巨大的行星上，潮濕的空氣變得更重，需要更多的能量累積才能上升並產生大氣不穩定。

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因此，木星風暴的高度可達 100 多公里，而陸地風暴的高度約為 10 公里。當水蒸氣凝結成冰滴和晶體時，更大的垂直距離有助於釋放更強烈的能量。兩個行星上的充電機制看起來相似，但物理條件顯著放大了放電的最終功率。木星上的對流以獨特的方式將熱量從深層輸送到大氣層頂部，產生強風和強烈的閃電，這是木星大型風暴的特徵。

事件變異性揭示了全光譜

測量結果表明，每次分析的風暴中脈衝的功率變化很大。有些事件接近典型的地球值，而有些事件則超出了幾個數量級。這種變化表明木星存在全方位的電活動，而不僅僅是之前認為的最極端的事件。

研究人員強調，光譜比較的不確定性仍然限制了有關功率上限的明確結論。對地球和木星之間較近頻段資料的新分析可以完善這些計算。朱諾號探測器自 2016 年起在軌運行，提供了迄今為止有關這些現象的最詳細的數據集，這比之前僅限於可見光或紅外光譜的觀測取得了重大進步。