首次證實天王星有紅外線極光，有助確認類似行星特徵

利用凱克望遠鏡的存檔數據，天文學家首次確認寒冷天王星也存在紅外線極光，可能揭示太陽系行星磁場背後奧秘，以及相似行星是否能支持生命存活。

天王星是太陽系的冰巨行星，大小約地球 4 倍，擁有近 30 顆衛星，具有科學研究價值，去年一份天文報告便表明探測天王星應該是未來 10 年「最優先的大型任務」。

今年我們在天王星身上發現數個新現象，包括特大天線陣首次在天王星北極區發現氣旋、韋伯望遠鏡揭開天王星數道清晰環等，最近還多了一個紅外線極光。

與地球極光形成機制一樣，天王星極光也是太陽風帶電粒子進入天王星大氣層後，與行星磁場相互作用、沿著磁場線流向磁極而產生之現象，最大差別在於地球極光來自帶電粒子和氧原子、氮原子碰撞，因此顏色主要呈紅、綠、藍，但天王星大氣氣體主要為氫氣、氦氣，因此天王星極光多落在人眼不可見的紫外線、紅外線波長。

1986 年，NASA 航海家 2 號探測器第一次發現天王星的紫外線（UV）極光，但還未見過紅外線（IR）極光，直到萊斯特大學團隊檢查凱克望遠鏡 NIRSPEC 儀器於 2006 年 9 月收集的數據，對 H3+ 離子進行新分析才揭露天王星紅外線極光存在。

在紅外光譜中，帶電粒子 H3+ 發出的譜線亮度就像溫度計，會根據粒子冷熱度、大氣層密度變化，而觀測結果表明，當天王星大氣中的 H3+ 密度明顯增加，溫度卻幾乎無異，與紅外線極光引起的電離表現一致，首次證實這顆行星存在紅外線極光。

由於極光與天王星大氣層、磁場息息相關，這項發現讓科學家發現天王星磁場其實有點混亂——不僅傾斜，還不對稱；此外，也能解釋為什麼天王星距離太陽如此遠，溫度卻比模型預測的還高數百度，原因之一便是高能量極光產生熱量，並將熱量向下推至赤道。

迄今為止，我們發現的多數系外行星都屬於亞海王星類別，物理尺寸上與海王星、天王星相似，代表這些天體可能擁有類似的磁場與大氣特徵，如果我們能繼續分析天王星極光，或許便能預測其他系外行星的大氣和磁場，從而知曉它們是否適合生命存在。

新論文發表在《自然天文學》期刊。

（首圖來源：萊斯特大學）

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