木星云中暗藏“超級雷暴”，閃電威力可達地球100萬倍

木星閃電的威力可達地球的100萬倍。

木星閃電的強度可達地球閃電的100倍以上。個別甚至可達地球閃電的100萬倍。NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichst?dt

木星的大氣層中也有閃電。

近日加州大學伯克利分校的研究人員稱，他們根據(jù)朱諾（Juno）探測器提供的數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，木星閃電的威力可達地球閃電的100倍，甚至100萬倍。

木星以巨型風暴著稱。其中一些如“大紅斑”可以持續(xù)幾百年。這些風暴通常也會產(chǎn)生閃電。它們可以為我們提供與木星大氣對流機制有關的線索。

對流指的是熱量自下向上的傳遞過程。木星大氣由于其主要成份是氫，其產(chǎn)生的對流運動與地球有所不同。在地球上，濕潤的空氣比木星上更具浮力。而木星風暴需要更多的能量才能上升。而當這些風暴上升到大氣頂部，能夠產(chǎn)生速度極高的風和異常強烈的閃電，其釋放出的能量遠超地球。

要想觀測到木星上的閃電并不難。事實上，幾乎所有路過或入軌的探測器都曾拍到過木星閃電。尤其在木星的夜面。在黑暗中，這些閃電會像螢火蟲一樣閃爍。

強大的閃電比較容易被探測到。但朱諾還能看到較弱的閃電。這些閃電和地球上的閃電更為相似。朱諾的微波輻射計能夠以極高的精度測量閃電。雖然不是最初的設計用途，但是朱諾只要將它指向木星大氣，就能感知到閃電風暴產(chǎn)生的微波輻射。

不過若要將閃電和具體的風暴對應起來并不容易。這是因為在木星大氣的各個環(huán)帶中，經(jīng)常同時存在著多個風暴。有些木星風暴還是“隱形”的。這些風暴同樣強大，但云頂較低，因此從外部觀測不到。

在朱諾的12次風暴飛越中，有4次探測到了閃電產(chǎn)生的微波靜電，平均每秒3次。朱諾總共發(fā)現(xiàn)了613個微波脈沖，其中一次飛越便一次性發(fā)現(xiàn)了206個。

木星上的閃電威力之強極其驚人。有一些閃電的強度與地球閃電相當，有一些的強度可以超過地球閃電強度的100倍。研究人員稱，部分最強的閃電強度甚至可達地球閃電強度的100萬倍。

地球閃電通常一次能釋放1千兆焦耳（相當于10億焦耳）的能量，相當于240千克TNT爆炸。而木星閃電釋放的能量可達500千兆焦耳至10000千兆焦耳。

木星閃電的產(chǎn)生方式和地球大致相同。水汽在大氣中上升后會凝結成水滴和冰晶，并因摩擦而帶電，進而導致云層和地面（木星上則是深層大氣）之間產(chǎn)生巨大的電壓差。

閃電威力越大，意味著電壓差越大。目前科學家還不清楚為何木星大氣層中會產(chǎn)生如此巨大的電壓差。謎底可能與大氣成份的差異或風暴的龐大體積有關；也可能是因為木星上若要產(chǎn)生閃電，水汽對流需要積累更多的熱量，因而釋放出的能量也更大。

黃線是朱諾探測器2022年8月17日的飛行路線，青色圓環(huán)標出的是其探測到的閃電輻射脈沖所在位置。Michael Wong / UC Berkeley

參考

Radio Pulse Power Distribution of Lightning in Jupiter's 2021–2022 Stealth Superstorms

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025AV002083