木星上的闪电能量高达地面闪电的 100 倍

基于美国宇航局朱诺探测器数据的研究表明，木星上的射线可能比地球上观测到的射线强大得多。该研究分析了在接近这颗巨大行星上的孤立风暴期间捕获的无线电发射，表明一些木星放电释放的能量至少相当于典型地球闪电的 100 倍。科学家们检查了 2021 年至 2022 年木星北赤道带发生的四次超级风暴的活动，记录了近距离飞越期间平均每秒 3 次闪光。

隐形超级风暴允许精确测量

北赤道地区暂时没有同时发生多个风暴，使研究人员能够查明检测到的脉冲的来源。这种罕见的情况是将每次放电与特定云结构联系起来的关键，克服了先前观测的局限性，这些局限性经常混淆来自不同来源的信号。朱诺号探测器在这些过程中记录并分析了 613 个微波脉冲，揭示了强度的广泛分布。

加州大学伯克利分校的行星科学家、该研究的主要作者迈克尔·王强调了这种孤立结构的重要性。与其他木星形成相比，分析的超级风暴呈现出中等高度的云塔，但保持了数月的长时间活动。这种动态使团队能够捕捉到较弱和较强烈的事件，从而纠正之前仅根据最强大的雷击得出的结论。

无线电仪器克服了光学限制

• 朱诺号的微波辐射计以 600 MHz 的频率运行，可以穿透行星的稠密云层而不会受到明显干扰。
• 哈勃太空望远镜的图像和业余天文学家的观测有助于准确识别飞越期间的特定风暴。
• 根据所采用的光谱模型，脉冲的功率从与地面闪电相似的水平到高出 100 多倍不等。

无线电发射方法使得直接在源处测量功率成为可能，从而减少了与云或距离衰减相关的不确定性。厚厚的云层常常遮挡了之前观测中可见的闪光，使得准确估计释放的能量变得困难。辐射计将脉冲记录为亮度温度异常，从而提供有关放电实际强度的更可靠数据。

大气成分解释了更大的强度

木星的大气层主要由氢组成，与地球上普遍存在的氮和氧的混合物不同。这种成分从根本上改变了导致风暴和放电形成的潮湿对流过程。在这颗巨大的行星上，潮湿的空气变得更重，需要更多的能量积累才能上升并产生大气不稳定。

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因此，木星风暴的高度可达 100 多公里，而陆地风暴的高度约为 10 公里。当水蒸气凝结成冰滴和晶体时，更大的垂直距离有助于释放更强烈的能量。两个行星上的充电机制看起来相似，但物理条件显着放大了放电的最终功率。木星上的对流以独特的方式将热量从深层输送到大气层顶部，产生强风和强烈的闪电，这是木星大型风暴的特征。

事件变异性揭示了全谱

测量结果表明，每次分析的风暴中脉冲的功率变化很大。有些事件接近典型的地球值，而另一些事件则超出了几个数量级。这种变化表明木星存在全方位的电活动，而不仅仅是之前认为的最极端的事件。

研究人员强调，光谱比较的不确定性仍然限制了有关功率上限的明确结论。对地球和木星之间较近频段数据的新分析可以完善这些计算。朱诺号探测器自 2016 年起在轨运行，提供了迄今为止有关这些现象的最详细的数据集，这比之前仅限于可见光或红外光谱的观测取得了重大进步。