天文异象!木星上疯狂的“闪电风暴”之谜终于解开了
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木星上的闪电一直是一个谜。但是多亏了“朱诺号”探测器的最新努力,我们现在知道它实际上比我们想象的更像地球上的闪电——但它仍然相当怪异。
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来自每个人都喜欢的木星探测器的数据显示,与之前的测量结果相反,这颗气态巨星的闪电确实以兆赫的频率出现,而且发生的频率比想象的要高得多——但它似乎也只发生在地球的两极。
这一发现在两篇新论文中有详细介绍。
木星湍急的大气中充满了风暴,因此有理由认为那里也有闪电。这是长期以来的假设——当旅行者1号在1979年3月飞越木星时,太空探测器证实了这一点,旅行者2号、伽利略号和卡西尼号的后续观测也证实了这一点。
旅行者号探测到的这些低频无线电信号被称为“哨声”,因为它们类似于降下的哨声。
但与地球上的闪电相比,它们有一些奇怪的地方。
美国国家航空航天局喷气推进实验室的科学家香农·布朗说:“不管你在哪个星球上,闪电都像无线电发射器,当它们划过天空时发出无线电波。”
但在“朱诺号”之前,航天器记录的所有闪电信号都仅限于视觉探测,也仅限于无线电频谱的千赫兹范围,尽管人们一直在寻找兆赫范围内的信号。很多理论都被提出来解释它,但是没有一个理论能得到牵引作为答案。
现在,布朗的团队首次在兆赫的范围内探测到来自闪电的大气无线电信号——被称为sferics,这要归功于朱诺公司的一套新的高度敏感的仪器。
特别是微波辐射计仪器,它能探测到各种频率的无线电发射。
布朗说:“在我们前8次飞行的数据中,朱诺的MWR探测到377次闪电放电。”
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他们被记录在兆赫和千兆赫范围内,这是你可以在地球上的闪电发射中发现的。我们认为,我们是唯一能看到它的人,是因为“朱诺”号比以往任何时候都更接近光线,而且我们正在搜寻一种无线电频率,这种频率很容易通过木星的电离层。
但研究小组也注意到一些与地球完全不同的东西:木星的闪电活动集中在两极周围。赤道上没有。在地球上,情况正好相反——研究小组认为这与热量有关。
在地球上,来自太阳的辐射为地球赤道提供了最温暖的温度,这就是为什么热带高纬度地区之间的赤道地带如此温暖(和暴风雨)的原因。
在气态巨行星木星上,距离太阳的距离是地球的5倍,温和得多的太阳辐射也为地球赤道提供了最多的温暖,但其影响却不同。它稳定了地球的上层大气,阻止了暖流从下面上升。
两极没有这种稳定辐射,因此来自地球内部的温暖气体可以上升到上层大气。科学家们相信,这推动了大气对流,进而产生巨大的风暴。
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然而,闪电似乎在地球的北半球更为常见,因此研究人员还没有找到一个解释。
但是木星上还有一种类似地球闪电的方式。在第二篇论文中,来自捷克科学院的科学家们展示了迄今为止最大的木星惠斯勒数据库。
研究小组记录了1600多个信号,而旅行者1号只收集了167个。他们发现了每秒四次雷击的峰值速率,类似于地球雷雨的峰值速率。“航行者”每隔几秒钟就会探测到一次撞击的峰值。
总之,这些发现代表了迄今为止对木星闪电的最详尽和全面的观察,并提供了一些重要的线索,来找出隐藏在这颗行星的不透明的云层中所隐藏的复杂动态。
布朗说:“这些发现可以帮助我们更好地理解木星的组成、循环和能量流。”
这些论文分别发表在《自然》和《自然天文学》上。
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