科学家解开了围绕木星闪电风暴长达39年的谜团

科学家解开了围绕木星闪电风暴长达39年的谜团

木星上的闪电一直是一个谜。但是多亏了“朱诺号”探测器的最新努力,我们现在知道它实际上比我们想象的更像地球上的闪电——但它仍然相当怪异。

来自每个人都喜欢的木星探测器的数据显示,与之前的测量结果相反,这颗气态巨星的闪电确实以兆赫的频率出现,而且发生的频率比想象的要高得多——但它似乎也只发生在木星的两极。

木星湍急的大气中充满了风暴,因此有理由认为那里也有闪电。这是长期以来的假设——当旅行者1号在1979年3月飞越木星时,太空探测器证实了这一点,旅行者2号、伽利略号和卡西尼号的后续观测也证实了这一点。

“旅行者”探测到的这些低频无线电信号被称为“啸声”,因为它们就像一声低沉的口哨。但与地球上的闪电相比,它们有一些奇怪的地方。

美国国家航空航天局喷气推进实验室的科学家香农·布朗说:“不管你在哪个星球上,闪电都像无线电发射器,当它们划过天空时发出无线电波。”

但在“朱诺号”之前,航天器记录的所有闪电信号都仅限于视觉探测,也仅限于无线电频谱的千赫兹范围,尽管人们一直在寻找兆赫范围内的信号。很多理论都被提出来解释它,但是没有一个理论能确认作为答案。

现在,布朗的团队首次在兆赫的范围内探测到来自闪电的大气无线电信号——被称为天电,这要归功于朱诺公司的一套新的高度敏感的仪器。特别是微波辐射计仪器,它能探测到各种频率的无线电发射。

但研究小组也注意到一些与地球完全不同的东西:木星的闪电活动集中在两极周围。赤道上没有。在地球上,情况正好相反——研究小组认为这与热量有关。

在地球上,来自太阳的辐射为地球赤道提供了最温暖的温度,这就是为什么热带高纬度地区之间的赤道地带如此温暖(和暴风雨)的原因。

在气态巨行星木星上,距离太阳的距离是地球的5倍,温和得多的太阳辐射也为地球赤道提供了更多的温暖,但其影响却不同,它稳定了地球的上层大气,阻止了暖流从下面上升。

两极没有这种稳定辐射,因此来自地球内部的温暖气体可以上升到上层大气。科学家们相信,这推动了大气对流,进而产生巨大的风暴。

然而,闪电似乎在地球的北半球更为常见,因此研究人员还没有找到一个合理的解释。

但是木星上还有一种类似地球闪电的方式。研究小组记录了1600多个闪电信号,而旅行者1号只收集了167个。科学家发现了每秒四次雷击的峰值速率,类似于地球雷雨的峰值速率。

这些发现代表了迄今为止对木星闪电的最详尽和全面的观察,并提供了一些重要的线索,来找出隐藏在这颗行星的不透明的云层中所隐藏的复杂动态。


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