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反常時刻取得數據,我們對天王星的磁層認知可能有誤

科技新報
更新於 11月12日14:20 • 發布於 11月12日14:00

天王星有許多令人費解之處,其一是磁層像團亂麻,偏離中心且失衡。然而新分析表明天王星可能很正常,只是剛好航海家二號探測器對天王星唯一飛越觀測,剛好處於太陽活動擾亂天王星期間,導致我們對天王星的第一印象與真實情況不一致。

1986 年,航海家二號成為第一個也是唯一一個飛越天王星的探測器,自那時起定義了天文學家理解這顆臭氣熏天冰巨星的方式,我們掌握的天王星科學圖像便是它具有極端磁層環境。這已是迄今我們對天王星進行過最好、最接近的觀測數據,但由於天王星離地球很遠,勘探結果可能仍有我們不知道的出入。

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磁層由行星磁場驅動,能保護行星不受太陽風影響,而航海家二號數據顯示,天王星磁層有出乎意料強大的電子輻射帶,強度與木星周圍輻射帶相似。木星身為太陽系最大行星,擁有比地球強 20,000 倍的磁場,能捕獲並加速帶電粒子釋放能量符合常理,可是天王星周圍似乎缺乏電漿和電離氣體,沒有明顯高能粒子可驅動輻射帶強度,導致天文學家得出某些天王星衛星完全不活躍的結論。

但根據 NASA 噴射推進實驗室太空電漿物理學家 Jamie Jasinski 的新分析,航海家二號很可能恰好在一場罕見太陽風事件掠過天王星,導致我們目前對天王星的理解基於不尋常巧遇,這顆行星很大程度被誤解了。

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▲ 航海家 2 號數十年前飛越天王星,塑造我們對這顆行星的基本認知。(Source:NASA

首先,太陽系並非靜態,我們所做的任何觀測都必須考慮當時太空天氣背景,新研究認為,航海家二號在飛越天王星之前,太陽曾爆發強烈太陽風事件影響整個太陽系,當時太陽風撞擊天王星並大幅壓縮磁層,使其從天王星直徑 28 倍縮小到剩 17 倍,可能將電漿從中推離,同時又為天王星磁層注入電子,從而增強行星輻射帶。

簡單來說,若航海家二號提早幾天抵達天王星系統,或許就會觀測到完全不同的磁層狀態,這顆冰巨行星看起來也許與太陽系其他巨行星周圍磁泡相似,沒有任何異常。

研究團隊強調,我們目前對天王星系統的了解相當有限,航海家二號飛越期間也只是拿到初步數據,我們不應因此賦予天王星磁層任何典型特徵。

至少天文學家還有充分理由重新審視這顆遙遠的冰巨行星,韋伯太空望遠鏡已帶來許多天王星新資訊,包括隱藏的物質環、衛星,假如天王星磁層實際上比航海家二號記錄到還大,那麼天王星衛星將成為尋找地下海洋的好地點。

新論文發表在《自然天文學》(Nature Astronomy)期刊。

(首圖來源:NASA

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