木星的闪电与地球的惊人相似

【菜科解读】
这位艺术家对木星北半球闪电分布的概念结合了美国宇航局朱诺木星轨道器上的朱诺相机成像仪的照片,并进行了艺术点缀。
来自美国宇航局朱诺任务的数据表明,木星上的大多数闪电活动都在两极附近。
(图片来源:美国宇航局/JPL加州理工学院/SwRI/朱诺卡姆)
据美国太空网(Sharmila Kuthunur):一项新的研究发现,闪电在木星上像在地球上一样,噼啪作响地产生生命并演化。
40多年前,美国国家航空航天局的旅行者1号宇宙飞船首次发现了木星闪电,这种现象在地球上经常发生。
当时,这个被广泛使用的探测器探测到了持续几秒钟的微弱无线电信号——昵称为哨声——这是雷击造成的。
当时,这些闪电证明了木星是除了地球之外唯一一个炫耀闪电的行星。
然而,它们在气态世界中的进化已经困扰了科学家几十年。
现在,一个研究团队研究了美国宇航局朱诺飞船五年来的数据,该飞船自2016年以来一直围绕木星运行,发现木星闪电的发生方式与地球上相同。
新的观察表明,尽管这两颗行星在大小和结构上截然相反——我们的岩石行星比木星小得多,并且具有固体表面,而这是气体巨人所缺乏的——但它们都拥有相同类型的电风暴。
在地球上,闪电起源于湍流云内,向上的风将水滴带走并冻结成冰,而向下的风将这些寒冷的水滴推回云层底部。
在下落的冰与上升的水滴相遇的地方,电子从前者被剥离,导致云的底部带负电,顶部带正电,被绝缘空气隔开。
当这些电荷积累起来时,众所周知的闪电会在云内或者有时从云的底部射向地面。
先前的研究发现,在木星的大气中也有同样的过程。
虽然从远处看,地球上的闪电看起来像长而光滑的闪电,但研究人员知道,每个电火花实际上是由不同的步骤组成的。
每一步都发射出孤立的无线电辐射,对其的探测通常是了解雷雨云内部情况的唯一途径。
“目前还不清楚这种步进过程是否也发生在木星的云层中,”捷克科学院大气物理研究所的高级研究科学家Ivana Kolma ová告诉Space.com。
这是因为以前研究木星闪电的航天器——美国宇航局的旅行者1号和旅行者2号、伽利略号和卡西尼号——没有足够灵敏的仪器来捕捉详细的无线电信号。
然而,Juno上的Waves仪器收集的无线电辐射是它的前辈的10倍。
它通过采集间隔近1毫秒的闪电信号来实现这一点,这揭示了木星云层中的空气被充电并形成闪电的阶梯式行为——与地球上的方式相同。
“这项工作最具挑战性,也是最耗时的部分是在Waves仪器的记录中寻找闪电信号,”Kolma ová说。
Kolma ová和她的团队在新的研究中写道,在木星上,一个这样的闪电步骤可能跨越几百米到几千米长的任何地方,尽管很难用现有的Juno数据来证实。
虽然新的发现揭示了更多关于木星早期闪电过程的信息,但仍有许多问题有待揭示。
例如,虽然地球和木星的闪电方式相似,但这两个世界发生这些现象的地方却大不相同。
在这颗气体巨星上,大量的雷暴出现在中纬度和更高纬度地区,以及极地地区。
它们在这颗巨大行星的赤道上是不存在的,这与地球上的雷暴相反,那里靠近赤道的地区报告了最多的雷击。
“在地球两极附近,我们几乎没有闪电活动,”科尔马索瓦告诉Space.com。
"这意味着木星和地球雷云的形成条件可能非常不同。
"
木星上的闪电也是不平衡分布的,其北半球比其南半球遭受更多的雷击。
然而,其原因尚不清楚。
“我们也不知道为什么到目前为止我们还没有看到任何来自(大)红斑的闪电,”她补充道。
这项研究在周二(5月23日)发表在《自然通讯》杂志上的一篇论文中进行了描述。
木星的第二个卫星到底谜团?哪里或许存在相似鱼类的生命体
科学家们对木星的第二个卫星的研究表明,木星的第二个卫星是太阳系中最可能存在液态水的行星之一,这也让它成为了科学家们关注的焦点。
据研究表明,木星的第二个卫星的地表覆盖着一层厚达数十公里的冰层。
而在冰层之下,存在着一个很大的液态水海洋。
这个海洋的体积据估计大约是地球海洋总量的两倍左右,也就是说,木星的第二个卫星上的水资源很大。
从远处看,木星的第二个卫星的表面上似乎有许多长长的条纹,但实际上这些条纹是冰面上的裂隙。
这些裂隙中充满了一种未知的污染物,科学家称之为“棕色浆糊”。
除了这些裂隙以外,木星的第二个卫星的表面还有许多地形各异的地形,这些地形大多是由于木星的第二个卫星的冰壳漂浮在液态水构成的海洋之上,木星的很大引力会产生潮汐力,从而周期性地拉伸和扩张木星的第二个卫星的冰壳。
由于液态水是地球生命诞生所必需的条件,因此科学家们也一直在探索木星的第二个卫星上是否存在生命。
已经有一些科学家提出,木星的第二个卫星的液态海洋中可能存在着与地球类似的生命体。
他们认为,如果木星的第二个卫星的海洋中存在比地球海洋总量还多两倍以上的水量,那么那里应该存在一套固定的氧气创造机制,并且那里的海洋含有的氧气程度也要比地球海洋中的氧气含量高。
而他们还通过计算机模型模拟出了海洋中坑内存在的状况,据估计将会有上百万吨的鱼类存在。
科学家们还研究发现,木星的第二个卫星上的生命可能来自彗星。
通过模拟撞击实验,科学家们表明,一颗直径为5公里左右的彗星撞击可以打破木星的第二个卫星上厚厚的冰层,从而为早期生命进入木星的第二个卫星的冰下海洋制造了可能。
虽然目前大多数科学家认为,在太阳系内,地外生命的存在概率极小,但是未来的宇宙探索或许有望揭开这个秘密。
而到目前为止,对于木星的第二个卫星这颗星球,它的独特性和很大的水资源仍然让科学家们充满着无限的探索热情。
在太阳系,和地球类似的天体非常多。
跟着人类科技的先进,我们总算知道,地球只是一颗一般的行星,在太阳系,和地球类似的天体非常多。
即使脱离太阳系,在世界中,行星这种天体也是无处不在,而且广泛比地球大得多,甚至也比 太阳系最大的行星 木星大。
关于体积和木星类似、又距离宿主 恒星 非常近的一类系外行星,科学家统称为热木星。
到目前为止,人类现已发现了几百颗热木星。
而这种天体的总数,实际上要更多。
根据天文学家预算, 银河系 内至稀有1000亿颗行星,其间7%是热木星。
这个份额看起来不大,可是终究基数大,算下来估计也有70亿,和地球上的人口差不多了。
那么,世界中的热木星为何叫“热”木星呢?它们究竟有多热呢? 首要,它们距离自己的宿主恒星非常近。
太阳系内最内侧的行星是水星,距离太阳姑且有5800万公里。
而热木星,最近的甚至或许只需几百万公里。
由于它们距离宿主恒星如此之近,导致许多热木星处于潮汐确认情况,也就是说,它们和月亮相同,只需一面可以朝向自己的宿主恒星。
离宿主恒星很近、潮汐确认,导致了热木星表面温度极高,过1000℃那是常有的事,甚至最高的还有逾越4000℃的。
相比之下,有些比较小的恒星,或许还没有这么热。
而热木星的本质和木星相同,是以气体为主的巨行星。
我们知道,热胀冷缩的现象在气体的情况下表现得尤为显着。
因此,热木星广泛非常疏松,尽管有许多热木星质量还没有木星大,可是体积却逾越了木星。
这也导致了另一个效果,最外层的气体很暗淡,影响了它们凌日的作用,因此科学家也很难判别它们的直径究竟有多少。
可是,问题在于:尽管温度很高,这些热木星的体积好像也大得有点过火啊,热胀冷缩有这么强的作用吗? 有一些科学家指出:热木星的内部,或许也存在热源。
在宿主恒星的炙烤下,热木星表面温度急剧升高。
当温度提升到1500K之后,它内部的钠、钾等元素就会被电离。
而在星球表面的风的作用下,这些带电粒子就会在它们的磁场内部高速移动。
我们知道,磁是可以生电的,它们不断切开磁感线,就会发生电流。
而电流会发生出热量,在内部给热木星加温。
就这样,本来外界环境就极热,内部又像是一个电烤箱,热木星就会大幅胀大,变成了今天的姿态。
那么,已然热木星只需一面朝向宿主恒星,另一面永久处于黑私自,它的不好是否就比较“凉快”呢? 绝非如此。
我们知道,木星的表面布满了林林总总的条纹,菜叶说说,实际上都是木星表面的风暴。
热木星在这一点也是和木星非常类似的,它们表面空气活动速度非常快,所以正面的超高温空气很快就会被吹到不好。
就这样,不好也变成了阴间一般的酷热世界。