木星“隐形超级风暴”释放超强闪电 强度或远超地球百倍

据美国加州大学伯克利分校研究团队最新报告，太阳系最大行星木星上的部分风暴正在释放威力惊人的闪电，其强度可能达到地球闪电的100倍，甚至还可能更强。 研究人员依据美国国家航空航天局“朱诺”号探测器获取的数据指出，这些新发现为理解木星极端天气系统及行星大气中的对流机制提供了重要线索。

这项研究基于“朱诺”号自2016年以来环绕木星运行期间采集的观测数据。 探测器搭载的微波辐射计能够捕捉闪电释放出的无线电信号，其工作原理类似于地球上闪电对无线电通信产生的干扰，只不过探测的是位于无线电频谱高频端的微波信号。

研究人员表示，研究地球之外的闪电现象，不仅有助于认识其他行星的天气过程，也能反过来帮助人类理解地球大气中仍有许多未知的雷暴活动。 论文第一作者、加州大学伯克利分校空间科学实验室行星科学家迈克尔·黄指出，过去十年间，科学界已经在地球强雷暴上方陆续识别出多种“瞬态发光事件”，包括红色精灵、喷流、晕光和ELVEs等毫秒级电现象，这说明人们对闪电本身仍知之甚少。

在木星上，闪电被视为观察大气对流的重要窗口。 与地球不同，木星大气以氢为主，潮湿空气在这种环境中反而更重，因此更难被抬升。 相比之下，地球大气主要由氮组成，而水汽比周围空气更轻，更容易上升形成对流。 研究团队指出，正因如此，木星风暴在发展过程中需要积累更强的能量，一旦冲至高空，就可能以更剧烈的方式释放出来，形成强风以及极其猛烈的云间闪电。

事实上，几乎所有飞掠木星的航天器都曾探测到闪电现象。 由于木星夜面较暗，早期任务通常只能看到最明亮的闪光，这一度让科学界认为木星闪电远强于地球。 不过，随着“朱诺”号上高灵敏度恒星跟踪相机发现大量与地球相近的弱闪电，这一认识曾被部分修正。 研究人员同时指出，单纯依靠夜面可见光观测可能会造成误判，因为厚云层会遮蔽部分光线，让闪电看起来比实际更弱。

相比之下，微波辐射计能够穿透云层，因此被认为更适合用于评估闪电真实强度。 但木星大气带宽广，多个风暴常常同时发生，使研究人员难以将某一次无线电脉冲准确对应到某一场具体风暴上；如果无法锁定闪电源头，就很难精确计算单次闪电的能量。

转机出现在2021年至2022年间。 当时木星北赤道带的风暴活动一度减弱，研究团队得以结合哈勃空间望远镜、“朱诺”号相机以及业余天文学家的观测，锁定若干彼此孤立的风暴系统。 迈克尔·黄将这类风暴称为“隐形超级风暴”。 这些风暴可持续数月，并会像更大型的超级风暴那样重塑周边云层结构，只是其云顶高度没有那么高。

在这段观测窗口期内，“朱诺”号共12次飞越孤立风暴，其中4次距离足够近，能够探测到闪电产生的微波信号。 探测器记录到平均每秒3次闪电，在其中一次飞越中甚至捕捉到206个独立脉冲。 在总计613个脉冲样本中，研究人员估算木星闪电强度从与地球相当到超过地球100倍不等。 研究团队也强调，由于不同研究采用的无线电波长并不一致，这类跨行星对比仍存在一定不确定性；另有研究甚至推测，木星闪电可能比地球强上百万倍。

关于闪电总能量的换算，参与研究的捷克布拉格查理大学及捷克科学院空间物理学家伊万娜·科尔马绍娃指出，这一过程十分复杂，因为闪电会以无线电、光、热、声音以及化学反应等多种形式释放能量。 按照地球标准，一次闪电通常释放约10亿焦耳能量，足以为200户普通家庭供电1小时。 迈克尔·黄据此估计，木星上的单次闪电可能释放出相当于地球闪电500倍至最多1万倍的能量。

研究人员认为，木星闪电的形成机制大体上可能与地球类似，即上升的水蒸气凝结成水滴和冰晶，在碰撞过程中积累电荷，最终形成巨大的电压差并触发放电。 不过，木星上的冰粒除了水之外还含有氨，科学界提出一种设想：这些成分可能结合成类似“冰沙冰雹”的“蘑菇球”，并在大气中下落，这或许与闪电的形成过程密切相关。

尽管新研究带来了更清晰的观测证据，木星闪电为何如此强大，仍是未解之谜。 研究人员指出，更强的闪电意味着更高的电压，但究竟是氢主导的大气环境与地球氮氧大气的差异在起关键作用，还是因为木星风暴高度超过100公里、远高于地球约10公里的雷暴系统，抑或是木星湿对流在爆发前需要积累更多热量，目前都还没有定论。 相关团队表示，这一领域仍处于活跃研究阶段。

这项题为《2021—2022年木星“隐形超级风暴”闪电无线电脉冲功率分布》的研究论文已于2026年3月20日发表在《AGU Advances》期刊上，研究获得美国国家航空航天局资助。