木星云中暗藏“超級(jí)雷暴”，閃電威力可達(dá)地球100萬倍

木星閃電的威力可達(dá)地球的100萬倍。

木星閃電的強(qiáng)度可達(dá)地球閃電的100倍以上。個(gè)別甚至可達(dá)地球閃電的100萬倍。NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichst?dt

木星的大氣層中也有閃電。

近日加州大學(xué)伯克利分校的研究人員稱，他們根據(jù)朱諾（Juno）探測(cè)器提供的數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，木星閃電的威力可達(dá)地球閃電的100倍，甚至100萬倍。

木星以巨型風(fēng)暴著稱。其中一些如“大紅斑”可以持續(xù)幾百年。這些風(fēng)暴通常也會(huì)產(chǎn)生閃電。它們可以為我們提供與木星大氣對(duì)流機(jī)制有關(guān)的線索。

對(duì)流指的是熱量自下向上的傳遞過程。木星大氣由于其主要成份是氫，其產(chǎn)生的對(duì)流運(yùn)動(dòng)與地球有所不同。在地球上，濕潤(rùn)的空氣比木星上更具浮力。而木星風(fēng)暴需要更多的能量才能上升。而當(dāng)這些風(fēng)暴上升到大氣頂部，能夠產(chǎn)生速度極高的風(fēng)和異常強(qiáng)烈的閃電，其釋放出的能量遠(yuǎn)超地球。

要想觀測(cè)到木星上的閃電并不難。事實(shí)上，幾乎所有路過或入軌的探測(cè)器都曾拍到過木星閃電。尤其在木星的夜面。在黑暗中，這些閃電會(huì)像螢火蟲一樣閃爍。

強(qiáng)大的閃電比較容易被探測(cè)到。但朱諾還能看到較弱的閃電。這些閃電和地球上的閃電更為相似。朱諾的微波輻射計(jì)能夠以極高的精度測(cè)量閃電。雖然不是最初的設(shè)計(jì)用途，但是朱諾只要將它指向木星大氣，就能感知到閃電風(fēng)暴產(chǎn)生的微波輻射。

不過若要將閃電和具體的風(fēng)暴對(duì)應(yīng)起來并不容易。這是因?yàn)樵谀拘谴髿獾母鱾€(gè)環(huán)帶中，經(jīng)常同時(shí)存在著多個(gè)風(fēng)暴。有些木星風(fēng)暴還是“隱形”的。這些風(fēng)暴同樣強(qiáng)大，但云頂較低，因此從外部觀測(cè)不到。

在朱諾的12次風(fēng)暴飛越中，有4次探測(cè)到了閃電產(chǎn)生的微波靜電，平均每秒3次。朱諾總共發(fā)現(xiàn)了613個(gè)微波脈沖，其中一次飛越便一次性發(fā)現(xiàn)了206個(gè)。

木星上的閃電威力之強(qiáng)極其驚人。有一些閃電的強(qiáng)度與地球閃電相當(dāng)，有一些的強(qiáng)度可以超過地球閃電強(qiáng)度的100倍。研究人員稱，部分最強(qiáng)的閃電強(qiáng)度甚至可達(dá)地球閃電強(qiáng)度的100萬倍。

地球閃電通常一次能釋放1千兆焦耳（相當(dāng)于10億焦耳）的能量，相當(dāng)于240千克TNT爆炸。而木星閃電釋放的能量可達(dá)500千兆焦耳至10000千兆焦耳。

木星閃電的產(chǎn)生方式和地球大致相同。水汽在大氣中上升后會(huì)凝結(jié)成水滴和冰晶，并因摩擦而帶電，進(jìn)而導(dǎo)致云層和地面（木星上則是深層大氣）之間產(chǎn)生巨大的電壓差。

閃電威力越大，意味著電壓差越大。目前科學(xué)家還不清楚為何木星大氣層中會(huì)產(chǎn)生如此巨大的電壓差。謎底可能與大氣成份的差異或風(fēng)暴的龐大體積有關(guān)；也可能是因?yàn)槟拘巧先粢a(chǎn)生閃電，水汽對(duì)流需要積累更多的熱量，因而釋放出的能量也更大。

黃線是朱諾探測(cè)器2022年8月17日的飛行路線，青色圓環(huán)標(biāo)出的是其探測(cè)到的閃電輻射脈沖所在位置。Michael Wong / UC Berkeley

參考

Radio Pulse Power Distribution of Lightning in Jupiter's 2021–2022 Stealth Superstorms

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025AV002083