木星的闪电与地球的惊人相似

　　这位艺术家对木星北半球闪电分布的概念结合了美国宇航局朱诺木星轨道器上的朱诺相机成像仪的照片，并进行了艺术点缀。来自美国宇航局朱诺任务的数据表明，木星上的大多数闪电活动都在两极附近。(图片来源:美国宇航局/JPL加州理工学院/SwRI/朱诺卡姆)

　　据美国太空网（Sharmila Kuthunur）：一项新的研究发现，闪电在木星上像在地球上一样，噼啪作响地产生生命并演化。

　　40多年前，美国国家航空航天局的旅行者1号宇宙飞船首次发现了木星闪电，这种现象在地球上经常发生。当时，这个被广泛使用的探测器探测到了持续几秒钟的微弱无线电信号——昵称为哨声——这是雷击造成的。当时，这些闪电证明了木星是除了地球之外唯一一个炫耀闪电的行星。然而，它们在气态世界中的进化已经困扰了科学家几十年。

　　现在，一个研究团队研究了美国宇航局朱诺飞船五年来的数据，该飞船自2016年以来一直围绕木星运行，发现木星闪电的发生方式与地球上相同。新的观察表明，尽管这两颗行星在大小和结构上截然相反——我们的岩石行星比木星小得多，并且具有固体表面，而这是气体巨人所缺乏的——但它们都拥有相同类型的电风暴。

　　在地球上，闪电起源于湍流云内，向上的风将水滴带走并冻结成冰，而向下的风将这些寒冷的水滴推回云层底部。在下落的冰与上升的水滴相遇的地方，电子从前者被剥离，导致云的底部带负电，顶部带正电，被绝缘空气隔开。当这些电荷积累起来时，众所周知的闪电会在云内或者有时从云的底部射向地面。先前的研究发现，在木星的大气中也有同样的过程。

　　虽然从远处看，地球上的闪电看起来像长而光滑的闪电，但研究人员知道，每个电火花实际上是由不同的步骤组成的。每一步都发射出孤立的无线电辐射，对其的探测通常是了解雷雨云内部情况的唯一途径。

　　“目前还不清楚这种步进过程是否也发生在木星的云层中，”捷克科学院大气物理研究所的高级研究科学家Ivana Kolma ová告诉Space.com。

　　这是因为以前研究木星闪电的航天器——美国宇航局的旅行者1号和旅行者2号、伽利略号和卡西尼号——没有足够灵敏的仪器来捕捉详细的无线电信号。然而，Juno上的Waves仪器收集的无线电辐射是它的前辈的10倍。它通过采集间隔近1毫秒的闪电信号来实现这一点，这揭示了木星云层中的空气被充电并形成闪电的阶梯式行为——与地球上的方式相同。

　　“这项工作最具挑战性，也是最耗时的部分是在Waves仪器的记录中寻找闪电信号，”Kolma ová说。

　　Kolma ová和她的团队在新的研究中写道，在木星上，一个这样的闪电步骤可能跨越几百米到几千米长的任何地方，尽管很难用现有的Juno数据来证实。

　　虽然新的发现揭示了更多关于木星早期闪电过程的信息，但仍有许多问题有待揭示。例如，虽然地球和木星的闪电方式相似，但这两个世界发生这些现象的地方却大不相同。在这颗气体巨星上，大量的雷暴出现在中纬度和更高纬度地区，以及极地地区。它们在这颗巨大行星的赤道上是不存在的，这与地球上的雷暴相反，那里靠近赤道的地区报告了最多的雷击。

　　“在地球两极附近，我们几乎没有闪电活动，”科尔马索瓦告诉Space.com。"这意味着木星和地球雷云的形成条件可能非常不同。"

　　木星上的闪电也是不平衡分布的，其北半球比其南半球遭受更多的雷击。然而，其原因尚不清楚。

　　“我们也不知道为什么到目前为止我们还没有看到任何来自(大)红斑的闪电，”她补充道。

　　这项研究在周二(5月23日)发表在《自然通讯》杂志上的一篇论文中进行了描述。