不尋常的暗面，哈伯太空望遠鏡發現天王星衛星新異象
天文學家利用 NASA 哈伯太空望遠鏡觀測天王星四大衛星時，發現令人震驚的結果：衛星表面的暗面分布完全違背了傳統理論預期。這項 2023 年 6 月在美國天文學會年會發表的研究，可能徹底改變我們對太陽系第七大行星及其衛星系統的理解。
天王星擁有28顆已確認的衛星，其中五顆是主要的大衛星，這五顆衛星從最近天王星的依序為米蘭達（Miranda）、艾莉爾（Ariel）、翁布利爾（Umbriel）、泰坦妮亞（Titania）和奧柏倫（Oberon），這些以莎士比亞戲劇角色命名的衛星與天王星潮汐鎖定，永遠以同一面朝向行星。理論上，衛星的「尾隨面」（背向運行方向的半球）應該因為行星磁氣層中的帶電粒子撞擊而較暗，而「領先面」（面向運行方向的半球）則應較亮。
然而哈伯太空望遠鏡的紫外觀測卻顯示完全相反的情況：泰坦妮亞和奧柏倫的領先面比尾隨面更暗更紅，而內側衛星艾莉爾與翁布利爾兩面亮度則幾乎沒有差異。研究團隊提出「塵埃屏蔽」理論解釋這一現象──來自天王星不規則衛星的微小塵埃粒子，主要撞擊外側衛星的領先面，就像汽車擋風玻璃攔截行駛時迎面而來的飛蟲一樣。
「天王星自身就很奇特，因此它的磁場影響一直是個謎，」約翰霍普金斯大學的理查德·卡特懷特（Richard Cartwright）解釋。這顆行星的自轉軸相對於公轉軌道傾斜98度，幾乎是側身滾動繞日，加上磁氣層相對於衛星軌道平面還有59度傾斜，形成了獨特的環境。
▲ 天王星的五顆最大衛星呈現出鋸齒狀、大致呈對角線分布。從右上到左下分別為泰坦妮亞（Titania）、奧柏倫（Oberon）、翁布利爾（Umbriel）、米蘭達（Miranda）和艾莉爾（Ariel）。畫面中還可以看到艾莉爾的影子投射在天王星表面上。（Source：太空望遠鏡科學研究所））
太空望遠鏡科學研究所的布萊恩·霍勒（Bryan Holler）表示：「這是我們首次在天王星衛星間看到類似物質交換證據」，這種現象之前在木星和土星系統也有觀察到。更有趣的是，近期研究暗示這四顆衛星可能擁有或曾擁有地下海洋。
這項發現離不開哈伯太空望遠鏡獨特的紫外觀測能力，地面觀測因大氣干擾無法實現。隨著詹姆斯·韋伯太空望遠鏡加入研究，天王星系統的更多祕密有望被揭開。
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（首圖來源：NASA）