你很难在太阳系中找到一个比木星更与地球截然不同的环境。这颗能容纳1300个地球的巨行星是混乱的恒星物理学体现，其大气层充满了飓风、反气旋（是的，那确实存在），以及各种地狱般的风暴。但它确实与地球有一个意想不到的共同点：对闪电的喜爱。得益于美国国家航空航天局（NASA）的朱诺号探测器收集的发现，并发表在周三于《自然》和《自然天文学》上的一系列新研究，我们现在知道，木星大气层中的闪电发生频率与地球上差不多，其发生的规律也大同小异。
“这两项研究从木星极地轨道的独特视角，揭示了该行星更完整的闪电分布，”朱诺号项目的首席科学家、位于加州帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室的科学家香农·布朗（Shannon Brown）说。“我们已经证明，闪电很频繁，并且主要发生在极地地区。我们还发现了闪电缺失的高频无线电信号。”
我们早就知道木星上有闪电——NASA的旅行者1号探测器于1979年3月首次探测到该行星发出的低频无线电辐射。这些“呼啸”信号表明存在闪电，此后，伽利略号和卡西尼号等其他任务也观察到了行星夜晚侧散布闪电的光学证据。然而，根据布朗的说法，这些勘测是有限的，近40年来只观察到大约100次。此外，虽然地球上的闪电在整个无线电频谱上广泛发射，但那些任务只能探测到低频信号，而高频信号一直难以捉摸，这引起了人们的怀疑，认为木星上的闪电与地球上的不同。
朱诺号自2016年7月以来一直在绕木星运行，填补了数据的空白。“由于朱诺号距离闪电的距离比之前的任务近50倍，我们首次能够探测到这些信号，”布朗说。该探测器的“波”仪器记录了令人震惊的1600次木星大气层中低频闪电的观测数据，而“微波辐射计”仪器记录了377次低频和高频范围内的闪电放电。研究人员追踪到的最高峰值约为每秒四次闪电，每平方公里每年一次闪电——这与地球上的闪电行为相当。
新的发现描绘了木星上闪电分布的更清晰图景，这将有助于科学家们更好地理解该行星的大气环流、成分和能量传输。
但更重要的是，新的闪电数据也让我们对木星上的水云倾向于形成的位置，以及它们如何调节和衰减行星的传热有了更清晰的认识。“人们认为闪电起源于对流性水云，”布朗说，那里的暖空气会在水和冰滴中产生电荷，然后释放成闪电。“所以从这个意义上说，闪电是描绘该行星湿对流和相关能量转移的示踪剂。”
这突显了这两颗行星之间闪电最大的区别。地球的大部分能量来自太阳，热量在赤道地区对地球的影响最大，我们在这里也看到了最高频率的地球闪电。而木星释放的内部热量是它从太阳吸收的两倍，这些热量主要通过极地地区释放，而这正是朱诺号探测到绝大多数闪电的地方。事实上，木星上的闪电在赤道地区是完全不存在的——正如地球上的闪电在极地地区不存在一样。“这意味着形成木星和地球雷暴云的条件可能大不相同，”捷克科学院（Czech Academy of Sciences）的科学家、《自然天文学》研究的首席作者伊万娜·科尔马什ova（Ivana Kolmašová）说。
这项工作远未结束。“仍有许多悬而未决的问题，”科尔马什ova说。研究团队不知道为什么北半球的闪电次数是南半球的两倍，也不知道为什么朱诺号在赤道地区一无所获。木星雷暴云如何带电的机制尚不清楚，这些闪电通道中的电流有多大也尚不清楚。“许多谜团仍然存在，朱诺号可能会在未来34次近距离飞掠木星的过程中帮助揭开它们。”这似乎有足够的机会找到一些答案。
