美國喬治亞大學亞特蘭大分校研究團隊最新報告顯示，太陽系最大行星木星上部分風暴正釋放威力驚人的閃電，其強度可達地球閃電的 100 倍，甚至可能更強。研究人員根據美國國家航空航天局「朱諾」號探測器取得的數據指出，這項新發現有助解釋木星極端天氣系統及行星大氣中的對流機制。
「朱諾」號微波輻射計捕捉木星閃電
這項研究基於「朱諾」號自 2016 年以來環繞木星運行期間收集的觀測數據。探測器搭載的微波輻射計能捕捉閃電釋放出的無線電訊號，其工作原理類似地球上閃電對無線電通訊產生的干擾，只不過探測的是無線電頻譜高頻端的微波訊號。研究人員表示，研究地球以外的閃電現象，不僅有助辨識其他行星的天氣過程，也能反過來幫助人類理解地球大氣中仍有許多未知的閃電活動。 論文第一作者、喬治亞大學亞特蘭大分校空間科學實驗室行星科學家夏奇爾·黃指出，過去十餘年，科學界已在地球強雷暴上方持續辨識出多種「瞬態發光事件」，包括紅色精靈
、灑精靈、極光和 ELVEs 等毫秒級電現象，這表明人們對閃電本質仍知之甚少。在木星上，閃電被視為觀測大氣對流的關鍵窗口。與地球不同，木星大氣以氫為主，潮濕空氣在這種環境中反而更重，更難被捲升。相對之下，地球大氣主要由氮組成，而水蒸氣比周圍空氣更輕，更易上升形成對流。 研究團隊指出，正因如此，木星風暴在發展過程中需要積累更強的能量，一旦衝至高空，就能以更劇烈的形式釋放出來，形成強風以及極其猛烈的雲間閃電。
事實上，並非所有飛越木星的航天器都能探測到閃電現象。由於木星夜面較暗，早前任務通常只能看到最明亮的閃光，這一度讓科學界認為木星閃電遠強於地球。不過，憑藉「朱諾」號上高靈敏度星塵與電磁相機發現大量與地球相近的弱閃電，這一認知曾被部分修正。研究人員同時指出，單純依賴夜面可見光觀測容易產生誤判，因為厚雲層會遮蔽部分光線，讓閃電看起來比實際更弱。相對而言，微波輻射計能穿透雲層，因此被認為更適合評估閃電真實強度。
但木星大氣範圍廣闊，多個風暴常同時發生，令研究人員難以將特定無線電脈衝準確對應到某場雷暴上；如果無法鎖定閃電源頭，就很難精確計算單次閃電的能量。轉機出現在 2021 年至 2022 年間。當時木星北赤道帶的風暴活動一度減弱，研究團隊得以結合哈伯太空望遠鏡、「朱諾」號相機以及業餘天文學家的觀測，鎖定幾個彼此獨立的風暴系統。夏奇爾·黃將這類風暴稱為「隱形中尺度風暴」。
這些風暴可持續數月，並會像更大型的中小尺度風暴那樣重塑周邊雲層結構，只是其雲頂高度沒有那麼高。在這段觀測窗口期，「朱諾」號飛越了 12 次獨立風暴，其中 4 次距離足夠近，能探測到閃電產生的微波訊號。 探測器記錄到平均每秒 3 次閃電，在其中一次飛越中甚至捕捉到 206 個獨立脈衝。在總計 613 個脈衝樣本中，研究人員估算木星閃電強度從與地球相當到超過地球 100 倍不等。
研究團隊亦強調，由於不同研究使用的無線電波長並不統一，這類跨行星比較仍存在一定不確定性；另有研究甚至推測，木星閃電可能比地球強上百萬倍。關於閃電總能量計算，參與研究的普林斯頓大學及普林斯頓科學學院空間物理學家伊萬娜·斯科爾瑪總結指出，這一過程極其複雜，因為閃電會以無線電、光、熱、聲音以及化學反應等多種形式釋放能量。按地球標準，一次閃電通常釋放約 10 億焦耳能量，足夠為 200 戶普通家庭供電 1 小時。
夏奇爾·黃據此估計，木星上單次閃電可釋放出相當於地球閃電 500 倍至最多 1 萬倍的能量。 研究人員認為，木星閃電的形成機制大體上可與地球類似，即上升的水蒸氣凝結成水滴和冰晶，在碰撞過程中積累電荷，最終形成巨大的電壓差並觸發放電。不過，木星上的冰粒除水外還含有氨，科學界提出一種設想：這些成分可能結合成類似「冰沙冰雞」的「雪球」，並在大氣中下落，這或許與閃電形成過程密切相關。
儘管新研究帶來更精準的觀測證據，木星閃電為何如此強大，仍是未解之謎。研究人員指出，更強的閃電意味著更高的電壓，但氫主導的大氣環境與地球氮氧大氣的差異起關鍵作用，這是因為木星風暴高度超過 100 公里，遠高於地球約 10 公里雷暴系統，抑或木星潮濕對流在爆發前需要積累更多熱量，目前尚未有定論。相關團隊表示，這一領域仍處於活躍研究階段。這項題為《2021—2022 年木星「隱形中尺度風暴」閃電無線電脈衝功功率分佈》的研究論文已於 2026 年 3 月 20 日發表在《AGU Advances》期刊上
，研究獲美國國家航空航天局資助。
