摘要
在过去的几十年里，许多访问木星或飞越木星的任务都观测到了闪电。图像导致闪光率估计约为4 × 10−3每年每平方公里的闪光次数(参考文献)。1，2)．据估计，旅行者号闪光的空间范围约为30公里(半宽半强，HWHM)，但相机不太可能探测到闪光暗淡的外边缘，因为它对木星闪电发射中最亮的谱线——656.3纳米Hα氢原子谱线的响应很弱1，3.，4，5，6．一些相机的空间分辨率使研究人员确认了22次HWHM大于42公里的闪光，并估计了一次HWHM为37至45公里的闪光(参考文献)。1，7，8，9)．这些闪光的光能相当于地球上的“超级螺栓”(0.02-1.6)× 1010焦耳——被解释为起源于木星大气5巴水平附近的湿对流的示迹(假设光子从云层下的点散射)。1，2，3.，7，8，10，11，12．以前对闪电的观测受到相机灵敏度、与木星的距离和长时间曝光(约680毫秒至85秒)的限制，这意味着一些测量结果可能是叠加的闪电1，2，7，9，10，13．在这里，我们报告了朱诺号航天器对闪电的光学观测，其能量约为105-10年8焦耳，闪光持续时间短至5.4毫秒，闪光之间的间隔为数十毫秒，具有典型的地面能量。闪光速率约为6.1 × 10−2每年每平方公里的闪光次数比迄今为止所见的要多一个数量级。有几次闪光的空间范围很小，它们一定是在2巴的水平之上产生的，在那里没有液态水14，15．这意味着需要考虑在木星上产生闪电的多种机制，以充分了解行星的大气对流和组成。
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在木星高纬度地区，湿对流推动了能量的高级转移
自然物理开放获取2022年1月10日
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数据可用性
支持本研究结果的朱诺SRU数据可在论文及其补充信息中获得。支持这项研究结果的朱诺MWR数据可从行星数据系统档案(https://pds.nasa.gov/index.shtml)作为“朱诺木星MWR减少数据记录v1.0”(数据集JNO-J-MWR-3-RDR-V1.0)。源数据提供了这篇论文。
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确认
我们感谢Leonardo Finmeccanica s.p.a.(原Selex Galileo s.p.a.) Juno SRU团队的G. Berrighi和S. Becucci检索了研究中使用的SRU光学和CCD量子效率参数。我们感谢康纳尼对手稿的评论。感谢J. Arballo渲染的数字和表格。感谢M. Stetson对无花果的艺术渲染。3.．我们感谢Y. Yair使我们注意到冰-冰碰撞电荷分离的考虑。这项研究是在加州理工学院的喷气推进实验室进行的，与美国国家航空航天局签订了合同;国家空间研究中心赞助的Côte d’azur天文台;在西南研究所与NASA签订了合同。
作者信息
作者及隶属关系
贡献
H.N.B.领导了SRU闪电数据的获取和解释，根据合作作者的输入撰写了手稿，并进行了SRU相机响应计算。S.J.B.和T.G.对浅层闪电大气动力学的解释有贡献。M.J.B.为获取SRU照明数据和进行SRU观测几何计算做出了贡献。J.W.A.对SRU相机响应计算、闪光识别和映射以及相机晕晕特性分析做出了贡献。A.G.计算了战略行动队的调查区域。S.K.A.和P.G.S.在木星大气动力学和组成方面贡献了专业知识。j.i l协助进行了氨水热力学、闪电产生的讨论和图的构造。3.．Y.S.A.参与了关于闪电一代的讨论。A.P.I.对SRU的数据解释做出了贡献。S.T.B.分析了MWR数据，以提取和过滤MWR照明观测数据。S.M.L.是MWR的主要合作研究者。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有利益竞争。
额外的信息
同行评审信息自然感谢Karen Aplin和Yoav Yair对这项工作的同行评审所做的贡献。
出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。
扩展的数据图形和表格
扩展数据图1 SRU光学系统的特性。
一个，相机PSF的能量分布，显示为点源图像;每个正方形代表一个像素。标尺表示总信号的百分比。b， SRU光学系统的综合吞吐量，QT（问， CCD量子效率;T(光学传输)，作为波长的函数。
扩展数据图2闪电探测时MWR天线1波束与SRU视场的重叠。
如图所示为MWR天线1的圆形17度波束轮廓(绿色和红色圆圈)，用于在SRU闪电闪电探测示例(黄色圆圈内)的30秒内获得MWR闪电探测。红色MWR光束轮廓对应于1秒SRU图像曝光期间的足迹位置(底层黑白图像:开始时间2018-144T04:57:50.263)。
图3估计闪光的空间范围。
一个- - - - - -f，六个闪光的反卷积闪电信号(在每个面板的顶部中心命名)，其中可以估计半宽半大闪光强度(HWHM)。彩色刻度显示模拟到数字单位的像素信号水平(背景信号在反褶积之前被减去)。估计值表示可能的最大值。白圈表示在给定空间分辨率限制的情况下，可以假定由闪光光子完全照亮的最大像素区域。估计的HWHM一般小于一个像素宽度的大小。这里的红线e为估计HWHM的对角线距离。
图4来自光学辐射源和电离辐射源的特征形态。
主面板，SRU图像12，近地点13。插图显示了来自光源(闪电，黄圈)和电离辐射源(穿透粒子，蓝圈)的示例签名的放大视图。较暗的像素为蓝色，较亮的像素为黄色。来自光源的签名具有更对称的外观，它遵循相机的PSF。
扩展数据图5 SRU像素坐标系转换。
从像素数组(编号为1到512;(左)到SRU仪器帧的0到511像素坐标系(右)。打开和填充的圆圈表示此转换的奇偶校验翻转(由灰色箭头表示)之后的像素位置。
扩展数据图6闪光真实轮廓的重建。
所示为SRU闪电11_12_1的重建示例。彩色刻度显示模拟到数字单位的像素信号水平(背景信号在反褶积之前被减去)。一个，观察到闪光特征。b，反褶积解，这是木星上估计的闪光形状。白圈表示在给定空间分辨率限制的情况下，可以假定被闪光光子完全照亮的最大像素区域。在本例中，估计有1-2个像素被完全照亮。c，估计形状与相机PSF卷积后的结果。d，残余信号(一个-c)．
扩展数据图7无TDI时观测到的最大闪光持续时间。
一个， Deconvolved SRU flash 14_12_15。颜色尺度以模拟到数字单位显示像素信号水平，反褶积前减去背景信号。在曝光的开始(下)和结束(上)，白色圆圈表示稳态光源可能的闪光区域。飞船的旋转方向和场景涂抹的方向用白色箭头表示。最大可能的持续时间为8.1毫秒(约三行涂抹沿柱)。b，同一个但对于SRU闪存14_12_17;最大闪光时间为10.8 ~ 16.2 Ms。c，同一个但对于SRU闪光灯17_13_4(“珍珠串”闪光灯1);最大持续时间为5.4 Ms。
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贝克尔，h.n.，亚历山大，j.w.，阿特雷亚，S.K.et al。木星表面浅层电风暴产生的小闪电。自然584， 55-58(2020)。https://doi.org/10.1038/s41586-020-2532-1
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DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2532-1
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在木星高纬度地区，湿对流推动了能量的高级转移
自然物理（2022）
天空之神的化学
化学性质(2020)
