幾十年來(lái)，對(duì)天王星的理解是錯(cuò)的

在1986 年，旅行者 2 號(hào)飛越天王星Uranus時(shí)，拍攝的照片和收集的數(shù)據(jù)，為天文學(xué)界定義了這顆遙遠(yuǎn)的行星。大家知道了天王星的側(cè)向旋轉(zhuǎn)，周圍以前未知的光環(huán)和衛(wèi)星。

旅行者 2 號(hào)在 1986 年飛越天王星(Uranus)時(shí)拍攝了這張圖像。

科學(xué)家們?cè)詾椋@個(gè)巨行星與太陽(yáng)系中的其他大型行星，如木星、土星和海王星，應(yīng)該有相似的環(huán)境和行為，但是，對(duì)天王星磁層的觀測(cè)數(shù)據(jù)，卻與大家的預(yù)期大相徑庭。

磁層是地球等行星周圍的保護(hù)性氣泡，具有磁場(chǎng)和磁核心，由行星的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。磁場(chǎng)氣泡保護(hù)行星免受太陽(yáng)風(fēng)高能粒子和氣體流的沖擊。旅行者 2 號(hào)的數(shù)據(jù)顯示，天王星的磁層出乎意料的強(qiáng)大，強(qiáng)度與在木星周圍發(fā)現(xiàn)的巨大輻射帶相似。木星是太陽(yáng)系中最大的行星，它的磁場(chǎng)比地球強(qiáng) 20000 倍。木星磁場(chǎng)捕獲空間帶電粒子并將其加速到高速，快速移動(dòng)的粒子以強(qiáng)輻射的形式轟擊木星的衛(wèi)星。而旅行者 2 號(hào)傳回的數(shù)據(jù)顯示，沒(méi)有探測(cè)到等離子體或電離氣體。那么，沒(méi)有高能粒子來(lái)源，天王星那么高的輻射帶是如何驅(qū)動(dòng)和增強(qiáng)的呢？

天文學(xué)家對(duì)缺乏等離子體一直感到困惑，科學(xué)家們初步結(jié)論是，天王星和其衛(wèi)星一定是完全不活躍的。

2024年11月11日發(fā)表于《自然天文學(xué)》（Nature Astronomy）雜志的新文章，或許解開(kāi)了旅行者2號(hào)傳回的奇異數(shù)據(jù)的一些謎團(tuán)。該文主要作者、加利福尼亞州帕薩迪納市 NASA 噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的空間等離子體物理學(xué)家 Jamie Jasinski 說(shuō)，對(duì)當(dāng)年數(shù)據(jù)新的分析表明，旅行者 2 號(hào)飛過(guò)這顆遙遠(yuǎn)的行星，恰好處在一次罕見(jiàn)的行星事件中，導(dǎo)致探測(cè)的數(shù)據(jù)受到影響并被扭曲。

根據(jù)新發(fā)現(xiàn)，在飛越天王星前幾天，太陽(yáng)釋放了一次強(qiáng)烈的太陽(yáng)風(fēng)事件，攪動(dòng)了整個(gè)太陽(yáng)系的空間氣候。太陽(yáng)風(fēng)沖擊天王星并顯著地壓縮了它的磁層，貌似將等離子體推出了天王星。同時(shí)太陽(yáng)風(fēng)帶來(lái)更多電子，使天王星的磁層更加動(dòng)蕩，增強(qiáng)了其行星的輻射帶。

“如果旅行者 2 號(hào)早幾天到達(dá)，它將在天王星觀察到一個(gè)完全不同的磁層，”Jasinski 說(shuō)，“天王星的磁層很可能與我們太陽(yáng)系中其他巨行星周圍的磁泡相似，沒(méi)有任何異常。并且天王星的一些衛(wèi)星可能在地質(zhì)上很活躍，只是它們釋放的離子可能被太陽(yáng)風(fēng)帶走了。”

天文學(xué)家對(duì)天王星的了解，目前還是基于旅行者 2 號(hào)曾經(jīng)飛越天王星時(shí)得到的數(shù)據(jù)，以及韋伯太空望遠(yuǎn)鏡所拍到的隱藏的光環(huán)、衛(wèi)星、大氣層。

幸運(yùn)的是，新的NASA的十年期行星調(diào)查項(xiàng)目已經(jīng)將第一個(gè)專用的天王星軌道器和探測(cè)器作為 NASA 的下一個(gè)大型任務(wù)。在 2030 年代初發(fā)射后，擬議中的航天器將在飛越期間對(duì)此顆冰巨星進(jìn)行軌道巡航，并發(fā)送一個(gè)探測(cè)器以探索其大氣層。