科学家在木星上发现“雷神之锤”

基于朱诺木星照片制作的木星北半球闪电分布艺术想象图。NASA / JPL-加州理工学院 / 西南研究所 / 朱诺相机

人们一直以为,木星上的闪电和地球上的很不一样。1979年旅行者1号的飞掠,让人们对木星闪电的成因产生了怀疑。因为探测器在无线电波段上收到的闪电信号和地球闪电产生的信号特征不一致。

但根据近日《自然》杂志上的一篇文章,木星闪电实际上和地球闪电大同小异。

这一发现是由朱诺探测器作出的。朱诺能够在极宽的频段范围内进行探测,这个能力给予了它超越前辈的机会。

闪电就像是无线电发报机。朱诺在其前8次木星飞掠过程中,记录到了377次木星云层内部的放电过程。它们释放出的无线电波被朱诺在兆赫和吉赫级频段范围内记录了下来,而地球闪电释放的无线电波频段也拥有这两个范围。朱诺之所以能够有此成就,既因为它离木星大气前所未有地近,也因为这两个频段最容易穿透木星电离层。

木星闪电在和地球闪电保持惊人相似性的同时,也展现出了显著差异。木星的闪电盛产区,和地球的闪电多发区截然不同。

木星闪电集中在两极,我们在木星的赤道附近找不到任何闪电活动的迹象。但在地球上,情况显然是完全相反的。

这两种截然相反的分布特点都与热量有关。地球表面的热量大多来自太阳。地球赤道附近的受热最多,空气对流性最好。因此在地球赤道附近,雷暴和闪电最为常见。

但木星和太阳的距离比地球和太阳的距离远5倍,这意味着木星接收到的太阳热量只有地球从太阳那里接收到的热量的1/25。木星大气热量主要来自木星本身。

但这并不意味着阳光毫无作用。阳光能够使木星赤道附近的温度高于木星两极,这种加热足以使木星赤道附近的大气上层保持稳定,阻止内部热气流的上升。但在木星两极,加热不明显,大气上层不稳定,内部热气流得以上升,形成对流,进而产生大量闪电。

然而有一个现象让科学家迷惑不解。虽然木星的南北极都有闪电,但是它们中的大部分却集中在木星北极。这又是为什么呢?

7月16日,朱诺将第13次近距离飞掠木星。

参考:https://www.nasa.gov/feature/jpl/juno-solves-39-year-old-mystery-of-jupiter-lightning

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