震撼的木星閃電 像地球又不像地球

自從1979年3月「旅行者」1號飛越木星時，就對其所發現的木星閃電感到好奇。當時探測器上的無線電數據顯示木星閃電與地球閃電存在著明顯區別。在6月7日剛剛發表在《自然》雜誌上的一篇論文中，來自美國航天局「朱諾」號任務的科學家宣稱，根據最新探測資料顯示，木星閃電與地球存在幾分相似，而在全球空間分布上二者差異明顯。

我們不考慮轟隆隆的雷聲，就閃電本身而言，在發出耀眼的閃光的同時，會產生無線電信號，這讓抵近觀察的探測器有機會捕捉到行星大氣中的閃電。儘管迄今為止人類多個探測器訪問過木星，但從「旅行者」1號、2號，再到「伽利略」號、「卡西尼」號，它們要麼在可見光範圍觀察，要麼在千赫茲（KHz，相當於我們中波廣播頻率）波段探測，「朱諾」號是首次在兆赫茲（MHz，相當於地面短波通信頻率）波段進行探測。自2016年7月4日入軌以來，「朱諾」號8次飛越木星，它比以往任何時候都更接近木星大氣。在此期間，飛船上裝在的微波輻射計（MWR）記錄到木星上的377次閃電現象。當然它並不是「看見」的，而是「聽到」的。

木星北極附近閃電的藝術想像畫（來源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/JunoCam）

探測表明，木星上的閃電與地球上的閃電存在著一定的相似性，然而，事實上任何行星上的閃電必然有其獨特之處。木星的閃電多發生在極地附近，而赤道附近幾乎沒有，這點與地球幾乎完全相反。

地球上，中低緯度地區，尤其是赤道附近承載了大多數太陽的能量，溫暖潮濕的空氣向上翻滾，因此常常出現強對流天氣，雷電活動要比兩極附近豐富許多。而木星距離太陽是地球的5倍多，所接收到的太陽光少了25倍，相較於木星內部所產生的熱量，太陽能反而變得不重要了。當然，並不是說太陽光就沒有用了，它們對木星赤道的加熱依然要超過兩極。不過這樣一來，反而讓木星上層大氣獲得了額外的熱量，能夠保持相對的穩定，抑制住來自木星內部上升的暖熱空氣。反觀兩極附近，由於缺少了上層大氣的加熱，大氣不夠穩定，內部產生的暖熱空氣向上升起，到達頂部再預冷回落，驅動了流動，閃電也因此而生。這樣的發現無疑有助於提高我們對木星大氣的認識。然而，令人不解的是，同樣是高緯度地區，為什麼大部分閃電出現在木星的北極呢？要知道，木星並不像地球、土星那樣四季分明。

木星大氣的藝術想像畫（繪圖：Dmitry Bogolyubov）

同一天，另一篇同樣有關木星閃電的文章發表於《自然天文學》（Nature Astronomy）雜誌上，公布了迄今最大的木星閃電低頻無線電信號資料庫，包含了1600多次木星閃電產生的信號，比「旅行者」1號幾乎多出10倍。資料顯示，「朱諾」號探測器記錄到的木星閃電峰值是一秒鐘4次，與地球上的數值相當，但是比「旅行者」1號記錄到的峰值高出6倍，這可能是由於「朱諾」號飛得更近，儀器本身的靈敏度更高的緣故，閃電信號可以被放大1000倍，這意味著我們更容易從環境噪音中分辨出閃電信號。

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