朱諾號數據揭露,木星閃電看起來很像地球閃電!

作者 | 發布日期 2018 年 06 月 08 日 18:48 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 follow us in feedly

美國太空總署(NASA)新研究表明,木星與地球──太陽系內兩顆體積、化學組成成分、內部結構等差異都頗大的行星,卻擁有看起來極為相似的閃電天象。正繞行木星運行的朱諾號探測器還在持續為我們帶來意想不到的驚喜。



科學家們對木星上可能發生閃電的推論長達好幾世紀,是 NASA 的外太陽系太空探測器「航海家 1 號(Voyager 1)」於 1979 年 3 月飛經木星系統時,探測到木星發出非常低頻率的無線電訊號,帶來木星閃電的第一個證據,科學家形容該訊號聽起來就像一顆炸彈墜落聲,稱之為電嘯(whistler),這是由於訊號經過行星等離子體時被扭曲。

接下來幾年,專門用來研究木星及其衛星的伽利略號探測器(Galileo)、路過木星的土星探測器卡西尼號、研究木星重力場 / 磁場 / 磁層 / 磁極的朱諾號(Juno)等,也陸續以其他數據證實木星閃電的存在。

木星大氣層活躍程度和地球不相上下,常見不穩定的旋渦(氣旋和反氣旋)、風暴、閃電等,位於南半球的木星大紅斑(Great Red Spot,GRS)便是太陽系中已知最大的旋渦(反氣旋風暴),而木星上常有伴隨著閃電的風暴,有些威力更甚地球,主要形成於帶狀氣流區域。

只不過自那之後,科學家的難題又換了一個方向:木星閃電起源。照理說,探測器應該還要檢測到一種稱為天電(sferics)的高能閃光,但航海家 1 號數據顯示,木星閃電的無線電訊號與地球閃電的無線電訊號不能匹配,而我們不知道原因。

現在,朱諾號攜帶的 9 項儀器中,無線電及電漿波探測器(Radio and Plasma Wave Sensor,縮寫 Waves)和微波輻射計(MWR)兩項儀器回答了這道謎題。無線電及電漿波探測器觀察到木星閃電每秒可達 4 次,與地球閃電速率非常相似;而微波輻射計則發現了其他太空探測器未曾檢測到的高能輻射──終於可以說木星閃電看起來很像地球閃電了。

研究人員將觀測結果撰寫成兩份論文,一份發表在《自然》(Nature)期刊,另一份發表在《自然-天文學》(Nature Astronomy)期刊。

▲ 木星上的閃電集中在北半球全圖。(Source:NASA

不過與地球閃電不同的是,木星閃電主要集中於極點,尤其是北半球,這代表木星上也有對流極盛的暴風雨,類似地球積雨雲帶來的強降雨,差別在運動形式異於地球。

NASA 指出,木星接收到的太陽光比地球少 25 倍,但木星本身提供一些熱能,致使其赤道比兩極還要熱;但較高溫的赤道沒有如同地球赤道那般成為暴雷雨熱門地段,反而因為加熱導致高層大氣穩定,抑制暖空氣上升,相對地,木星兩極無法抑制暖空氣上升,天氣較不穩定,所以閃電出現在那。

這些發現將幫助科學家更加了解木星能量如何流動,儘管此時又有另一個問題開始浮現:為什麼閃電集中在北半球極點而非南半球?

另外還有一個好消息,原本預計下個月就要墜入木星大氣層燃毀的朱諾號身體依舊健康硬朗,因此 NASA 已確認再度延長其任務期限至少到 2021 年,也許未來幾年我們就可以揭開新謎底。

▲ NASA 去年釋出一支太空人視角影片,從 1:39 處起可看到地球閃電樣貌。

(首圖來源:NASA

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