在一直是个谜。但由于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类似于地球上的闪电 - 但它也仍然很奇怪。
来自大家最喜欢的木星探测器的数据显示,与之前的测量结果相反,这颗气态巨行星的闪电确实以兆赫频率发生,而且发生的频率比想象的要高得多,但它似乎也局限于木星的两极。
两篇新论文详细介绍了这些发现。
木星湍急的大气层充满了风暴,所以那里也有闪电也是理所当然的。人们很早就提出了这一假设,当航海家一号于 1979 年 3 月飞越木星时,太空探测器证实了这一点,航海家二号、伽利略号和卡西尼号进行了后续观测。
航行者号检测到的这些低频无线电信号被称为“口哨信号”,因为它们类似于下降的口哨音。
但与我们地球上的闪电相比,它们有些奇怪。
“无论你在哪个星球上,闪电的作用就像无线电发射器——当它们闪过天空时会发出无线电波,”朱诺号科学家香农·布朗说美国宇航局喷气推进实验室。
“但在朱诺号之前,尽管在兆赫范围内搜索信号,但航天器记录的所有闪电信号都仅限于视觉检测或无线电频谱的千赫范围。人们提出了许多理论来解释这一点,但没有人提出理论可能会成为答案。”
现在,布朗的团队首次检测到来自闪电的大气无线电信号 - 称为sferics- 在兆赫范围内,这要归功于朱诺的一套新型高灵敏度仪器。
特别是微波辐射计仪器,它可以检测各种频率的无线电发射。
“在我们前八次飞越的数据中,朱诺号 MWR 检测到 377 次闪电放电,”布朗说。
“它们是在兆赫和千兆赫范围内记录的,这是你可以在地面闪电发射中发现的。我们认为我们是唯一能看到它的原因是因为朱诺号飞得比以前更接近闪电,我们正在寻找可以轻松穿过木星电离层的无线电频率。”
但研究小组还注意到一些与地球完全不同的情况:木星的闪电活动集中在其两极周围。赤道上没有。在地球上,情况恰恰相反——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大的温暖,这就是为什么热带纬度之间的赤道区域如此温暖(且多暴风雨)的原因。
在气态巨行星木星上,木星与太阳的距离是地球的五倍,温和得多的太阳辐射也为行星赤道提供了最大的温暖,但它有不同的效果。它稳定了地球的高层大气,防止暖气流从下方上升。
两极不会经历这种稳定的辐射,因此来自行星内部的温暖气体可以上升到高层大气。科学家认为,这会驱动大气对流,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,研究人员尚未找到对此的解释。
但木星上的闪电还有一个与地球闪电相似的地方。在第二篇论文中,捷克科学院的科学家们提出了迄今为止最大的木星口哨数据库。
该团队记录了 1,600 多个信号,而航海者 1 号仅收集了 167 个信号。他们检测到每秒四次闪电的峰值速率,类似于地球雷暴中观察到的速率。 Voyager 每隔几秒就检测到一次攻击的峰值。
总之,这些发现代表了迄今为止对木星闪电最详细、最全面的观察,并为弄清楚木星不透明的暴风雨云层隐藏的复杂动态提供了重要线索。
“这些发现可能有助于提高我们对木星的成分、循环和能量流的理解,”布朗说。