令人震惊的是，木星上的闪电与我们的闪电非常相似

在太阳系中，很难找到比木星更与地球不协调的环境。这颗气态巨行星的内部可以容纳 1,300 个地球，是天体物理学中混乱的体现，大气层中充满了气旋、反气旋（是的，确实有这种东西）和各种可怕的风暴。但它与地球有一个意想不到的相似之处：都喜欢闪电。得益于美国宇航局的朱诺号航天器收集到的发现，以及周三发表在《自然》和《自然天文学》杂志上的两项新研究报告，我们现在知道木星大气层中的闪电与地球上的闪电差不多，而且节奏也差不多。

“这两项研究从木星极地轨道的独特视角揭示了地球上闪电的更完整分布，”美国宇航局加利福尼亚州帕萨迪纳喷气推进实验室的科学家、《自然》杂志论文的主要作者香农·布朗说。“我们已经证明闪电很常见，而且大多发生在极地地区。我们还发现了闪电中缺失的高频无线电信号。”

我们早就知道木星上有闪电——NASA 的“旅行者 1 号”太空船于 1979 年 3 月首次探测到该行星发出的低频无线电辐射。这些“哨声”信号表明存在闪电，从那时起，伽利略号和卡西尼号等其他任务也观察到了该行星夜间一侧发生散射闪电的光学证据。然而，据布朗称，这些调查是有限的，近 40 年来只观察到了大约 100 次。此外，虽然地球上的闪电在无线电频谱上发射范围很广，但这些任务只能探测到低频信号，高频信号始终难以捉摸，这让人怀疑木星上的闪电与地球上的闪电不同。

自 2016 年 7 月以来，朱诺号一直在绕木星运行，它填补了数据方面的空白。“由于朱诺号的飞行距离比之前的任务近 50 倍，我们首次能够探测到这些信号，”布朗说。该航天器的波浪仪器统计了木星大气中 1,600 次低频雷击观测，而微波辐射计记录了 377 次低频和高频范围内的雷击放电。研究人员追踪到的峰值速率约为每秒四次雷击，每年每平方公里一次雷击——与地球上的雷击行为相当。

新发现更好地描绘了木星雷击的分布情况，这将有助于科学家更好地了解整个行星的大气环流、成分和能量传输。

但更重要的是，新的闪电数据还能让我们更好地了解木星上的水云形成的位置，以及它们如何调节和减弱整个星球上的热传递。“人们认为闪电起源于对流水云，”布朗说，暖空气在水和冰滴中产生电荷，然后放电形成雷击。“所以从这个意义上说，闪电是一种追踪器，可以绘制出地球上的湿对流和相关能量传递。”

这凸显了两颗行星在照明方面的最大差异。地球的大部分能量来自太阳，赤道处的热量对地球的影响最为强烈，赤道处也是地球上雷击频率最高的地方。而木星则相反，它辐射的内部热量是从太阳吸收的热量的两倍，而且这些热量主要通过极地释放，而朱诺号再次在极地探测到了绝大多数雷击。事实上，木星赤道处没有雷电，就像地球的两极没有雷电一样。“这意味着木星和地球雷雨云的形成条件可能非常不同，”布拉格捷克科学院的科学家、 《自然天文学》研究的主要作者伊万娜·科尔马索娃 (Ivana Kolmašová) 说。

这项工作还远未结束。“还有许多问题悬而未决，”Kolmašová 说。团队不知道为什么北半球的雷击次数是南半球的两倍，也不知道为什么朱诺号会在赤道发现小闪电。木星雷雨云带电的机制尚不清楚，这些闪电通道中的电流有多大也不清楚。“许多谜团仍然存在，朱诺号可能会在接下来的 34 次近距离接近木星期间帮助揭开这些谜团。”这似乎是找到答案的大量机会。