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朱诺号揭开木星闪电新面纱:多数如地球般常规,少数达百万倍威力

时间:2026-05-04 08:40:25来源:快讯编辑:快讯

半个多世纪以来,木星闪电一直是天文学界关注的焦点。自1979年旅行者1号首次捕捉到木星闪电的踪迹后,科学家们普遍认为这颗气态巨行星上的闪电均为超级闪电,其能量远超地球同类现象。然而,NASA朱诺号探测器的最新发现彻底颠覆了这一传统认知,揭示了木星闪电背后更为复杂的真相。

长期以来,人类对木星闪电的了解主要依赖夜侧光学成像技术。这种观测方式如同在黑暗中只能看到最亮的探照灯,而忽略近处普通的手电筒。木星厚重的云层进一步加剧了观测难度,使得早期航天器只能捕捉到最明亮、能量最高的闪电闪光。即便朱诺号的高灵敏相机后来拍摄到一些与地球普通闪电能量相近的较弱闪光,但云层遮挡导致的测量偏差仍使科学家无法完整描绘木星闪电的全貌。

转机出现在朱诺号搭载的微波辐射计(MWR)投入使用后。这项原本用于探测木星大气深处温度和成分的仪器,意外成为观测闪电的利器。它能捕捉闪电发出的600兆赫兹高频无线电信号,这种信号可穿透厚重的云层,且不受昼夜限制。早在2018年,科学家就利用该仪器探测到了木星闪电的无线电信号,但长期以来一直无法准确计算闪电的真实功率。

2021年至2022年期间,木星北赤道带出现了前所未有的安静期,为解决这一难题提供了契机。该区域的所有对流活动突然停止,数月后恢复时,风暴仅集中在一个孤立经度上连续出现。研究团队将这些风暴命名为"隐形超级风暴",它们具备经典超级风暴的核心特征——能持续数月活动、改变周围云层结构、蕴含强对流能量,但又因不会将云顶气溶胶冲至高空,且风暴羽流间歇性爆发,在观测中容易被忽略。

这种孤立的风暴环境为闪电研究提供了理想样本。在4次近距离飞越中,朱诺号共捕捉到613个独立闪电脉冲,平均每秒记录3个,最密集时单次飞越抓获206个信号。经过灵敏度偏差校正后,测量结果显示这些闪电的等效辐射功率中位数在27瓦至214瓦之间。考虑到木星闪电真实脉冲时长仅0.3至16毫秒,其瞬时功率可能是测量值的6至300多倍。

研究团队也记录到少数极端脉冲,其中最强者峰值功率达5.3兆瓦,按论文定义属于不折不扣的无线电超级闪电。但更重要的是,这次观测首次揭示了木星闪电的主体分布——绝大多数闪电并非想象中毁天灭地的超级闪电,而是存在与地球闪电相近的常规群体。不过,由于测量频段差异(木星为600兆赫兹高频,地球多为低频段),直接对比仍存在一定不确定性。经频谱规律换算,木星闪电功率最低可能与地球相当,最高则可能达到地球的一百万倍。

闪电作为木星大气对流的信号灯,其强度研究具有重大科学价值。木星大气以氢气为主,与地球氮气主导的大气截然不同,潮湿空气在此更难被抬升。然而,木星仍能形成强烈风暴与闪电,表明其内部积累了庞大能量。准确测量闪电强度,有助于推算木星大气深处的对流过程,甚至解开其内部热量向外传递的核心谜题。这些发现也将深化人类对地球天气和风暴系统的理解。

目前,朱诺号仍在木星轨道持续运行。隐形超级风暴的闪电究竟代表普遍现象还是特殊个例?氢气主导的大气环境还隐藏着哪些未知秘密?这些问题的答案,或许就藏在朱诺号下一次传回的无线电脉冲之中。

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