木星以其巨大的風暴而聞名，其中一些風暴已經持續了幾個世紀。現在，科學家發現這些巨大的風暴還可以產生比地球上通常看到的任何閃電都要強大得多的閃電。
加州大學柏克萊分校的研究人員利用美國太空總署朱諾號太空船的數據發現，木星上的一些閃電可能比地球上的閃電強 100 倍，甚至可能更強烈。
這些發現來自朱諾號的微波輻射計，自2016年太空船進入木星周圍軌道以來，該儀器一直在研究木星的大氣層。該儀器可以檢測閃電產生的無線電發射，類似於地球上風暴產生的無線電幹擾。微波佔據無線電頻譜的高頻端。
該研究發表在期刊上 AGU進展。
為什麼木星的風暴如此猛烈？
主要作者、加州大學柏克萊分校太空科學實驗室的行星科學家麥可王表示，研究其他行星上的風暴可以幫助科學家更了解地球的天氣。
「關於地球上的閃電，我們還有很多不了解的地方，」黃說。
近年來，研究人員發現了幾種與地球雷暴有關的不尋常的電現象。這些「瞬態發光事件」(TLE) 發生在風暴上方，包括精靈、平面、光暈和 ELVE。
在木星上，閃電可以讓我們深入了解對流，也就是熱在大氣中移動的過程。
黃解釋說：“地球和木星上的對流作用略有不同，因為木星的大氣層以氫為主，因此潮濕的空氣更重，更難提升。”
地球大氣層主要成分是氮氣，比水蒸氣重。這意味著地球上的潮濕空氣更容易上升。然而，在木星上，潮濕的空氣更重，因此風暴需要更多的能量才能穿過大氣層。一旦它們這樣做，它們就可以釋放出大量的能量，產生強風和強大的雲層閃電。
美國太空總署朱諾號太空船測量木星上的閃電
幾乎所有訪問過木星的太空船都探測到了閃電。明亮的閃光在地球的黑暗面清晰可見，使它們相對容易被發現。
早期的任務表明，木星的閃電非常強烈，以至於他們只檢測到最明亮的閃光。但朱諾號後來讓這張照片變得複雜起來，因為它的星體追蹤相機顯示出更微弱的閃光，更類似於地球上的閃電。
據黃說，可見光觀測的一個挑戰是雲會掩蓋一些亮度，很難確定它們的真實亮度。
朱諾號的微波輻射計提供了一種更好的方法來估計閃電能量，因為微波訊號可以穿過雲層。儘管該儀器不是專門為研究閃電而設計的，但它可以檢測附近風暴的微波發射。
然而，木星的大氣層又提出了另一個挑戰。風暴經常在環繞地球的巨大雲帶中同時爆發，因此很難確定哪個風暴產生了每個訊號。
黃將其比作在農曆新年遊行中聽到爆炸聲，但不知道噪音是來自附近的爆米花還是煙火。
木星上的「隱形」超級風暴
2021年和2022年，木星北赤道帶的風暴活動暫時減少，科學家終於得到了喘息的機會。這使得黃和他的團隊能夠將注意力集中在一個又一個孤立的風暴上。
利用哈伯太空望遠鏡、朱諾號機載相機的觀測結果以及業餘天文學家拍攝的影像，研究小組確定了幾個不尋常風暴的位置，黃稱之為「隱藏」超級風暴。
與木星較大的風暴一樣，這些系統持續了數月，並顯著改變了周圍的雲模式。然而，他們的雲塔保持相對較低的高度。
「因為我們有確切的位置，所以我們可以說，『好吧，我們知道它在哪裡。我們正在直接測量功率，』」黃說。
在此安靜時期，朱諾號飛越孤立的風暴 12 次。在四次飛行中，航天器足夠接近以測量閃電的微波訊號。
在這些經過過程中，科學家們平均每秒鐘記錄了三次閃電。僅在一次遭遇中，朱諾號就偵測到了 206 個獨立的微波脈衝。
根據測量的 613 個脈衝，研究小組估計閃電的強度從地球上閃電強度的大約到 100 倍不等。
黃指出，比較仍然存在不確定性，因為木星和地球閃電是在不同的無線電波長下測量的。先前的一項研究也表明，木星上的閃電可能比地球上的閃電強一百萬倍。
木星的閃電有多強？
捷克共和國布拉格查爾斯大學的空間物理學家、捷克科學院院士、合著者伊凡娜·科爾馬索瓦 (Ivana Kolmašová) 表示，確定閃電的總能量很困難。
閃電以多種形式釋放能量，包括無線電波、光、熱、聲音和化學反應。
在地球上，一個典型的閃電會釋放 1 吉焦耳的能量，即 10 億焦耳。這些電力平均足以為約 200 個家庭供電一小時。
Wong估計，木星上的閃電釋放的能量是地球上閃電的500到10,000倍。
木星閃電背後的奧秘
研究人員認為，木星的閃電與地球的雷暴類似。上升的水蒸氣凝結成帶電的水滴和冰晶，最終在雲層之間或雲與地面之間產生巨大的電壓差。
在地球上，雷暴通常與冰雹有關。科學家認為，在木星上，風暴會產生冰冷的黏液狀物體，稱為“蘑菇球”，當水和氨相遇時就會形成。
即使有了新的發現，研究人員仍然不完全理解為什麼木星的閃電如此強大。
「這就是細節開始變得令人興奮的地方，你可以問，『這可能是氫和氮大氣層的差異，還是木星上的風暴更高，因此更遠？』」黃說。
木星風暴的高度可達 100 多公里，而地球風暴的高度約為 10 公里。
「或者木星的潮濕對流可能會提供更多的能量，因為在暴風雨之前需要積聚更多的熱量來產生閃電？」他補充道。 “研究是一個活躍的領域。”
黃的合著者包括伯克利大學博士後研究員拉馬納庫馬爾·桑卡爾（Ramanakumar Sankar），以及來自美國、捷克共和國和日本的研究人員。該研究得到了 NASA 的支持（80NSSC19K1265、80NSSC25K0362）。
