木星云中暗藏“超级雷暴”，闪电威力可达地球100万倍

木星闪电的威力可达地球的100万倍。

木星闪电的强度可达地球闪电的100倍以上。个别甚至可达地球闪电的100万倍。NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt

木星的大气层中也有闪电。

近日加州大学伯克利分校的研究人员称，他们根据朱诺（Juno）探测器提供的数据研究发现，木星闪电的威力可达地球闪电的100倍，甚至100万倍。

木星以巨型风暴著称。其中一些如“大红斑”可以持续几百年。这些风暴通常也会产生闪电。它们可以为我们提供与木星大气对流机制有关的线索。

对流指的是热量自下向上的传递过程。木星大气由于其主要成份是氢，其产生的对流运动与地球有所不同。在地球上，湿润的空气比木星上更具浮力。而木星风暴需要更多的能量才能上升。而当这些风暴上升到大气顶部，能够产生速度极高的风和异常强烈的闪电，其释放出的能量远超地球。

要想观测到木星上的闪电并不难。事实上，几乎所有路过或入轨的探测器都曾拍到过木星闪电。尤其在木星的夜面。在黑暗中，这些闪电会像萤火虫一样闪烁。

强大的闪电比较容易被探测到。但朱诺还能看到较弱的闪电。这些闪电和地球上的闪电更为相似。朱诺的微波辐射计能够以极高的精度测量闪电。虽然不是最初的设计用途，但是朱诺只要将它指向木星大气，就能感知到闪电风暴产生的微波辐射。

不过若要将闪电和具体的风暴对应起来并不容易。这是因为在木星大气的各个环带中，经常同时存在着多个风暴。有些木星风暴还是“隐形”的。这些风暴同样强大，但云顶较低，因此从外部观测不到。

在朱诺的12次风暴飞越中，有4次探测到了闪电产生的微波静电，平均每秒3次。朱诺总共发现了613个微波脉冲，其中一次飞越便一次性发现了206个。

木星上的闪电威力之强极其惊人。有一些闪电的强度与地球闪电相当，有一些的强度可以超过地球闪电强度的100倍。研究人员称，部分最强的闪电强度甚至可达地球闪电强度的100万倍。

地球闪电通常一次能释放1千兆焦耳（相当于10亿焦耳）的能量，相当于240千克TNT爆炸。而木星闪电释放的能量可达500千兆焦耳至10000千兆焦耳。

木星闪电的产生方式和地球大致相同。水汽在大气中上升后会凝结成水滴和冰晶，并因摩擦而带电，进而导致云层和地面（木星上则是深层大气）之间产生巨大的电压差。

闪电威力越大，意味着电压差越大。目前科学家还不清楚为何木星大气层中会产生如此巨大的电压差。谜底可能与大气成份的差异或风暴的庞大体积有关；也可能是因为木星上若要产生闪电，水汽对流需要积累更多的热量，因而释放出的能量也更大。

黄线是朱诺探测器2022年8月17日的飞行路线，青色圆环标出的是其探测到的闪电辐射脉冲所在位置。Michael Wong / UC Berkeley

参考

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

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