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天王星極光的發(fā)現(xiàn)為可居住的冰冷世界提供了線(xiàn)索
發(fā)布時(shí)間：2025-12-09 18:58:27 來(lái)源：桑間濮上網(wǎng) 作者：焦點(diǎn)
2006年天王星北部紅外極光的藝術(shù)表現(xiàn)(用紅色標(biāo)記)。較暗的星極紅色位置表示確認(rèn)的極光位置，較暗的光的供線(xiàn)紅色用來(lái)標(biāo)記可能的極光位置。鳴謝:uux.cn/美國(guó)航天局、發(fā)現(xiàn)歐空局和M. Showalter
（神秘的居住界提地球uux.cn）據(jù)萊斯特大學(xué)：萊斯特大學(xué)的天文學(xué)家首次證實(shí)了寒冷的天王星外部行星上存在紅外極光。
這一發(fā)現(xiàn)可以揭示太陽(yáng)系行星磁場(chǎng)背后的冷世奧秘，甚至可以揭示遙遠(yuǎn)的天王世界是否有生命存在。
自1992年開(kāi)始調(diào)查以來(lái)，星極由科學(xué)技術(shù)設(shè)施委員會(huì)(STFC)支持的光的供線(xiàn)科學(xué)家小組已經(jīng)獲得了天王星紅外(IR)極光的第一次測(cè)量結(jié)果。雖然天王星的發(fā)現(xiàn)紫外線(xiàn)(UV)極光自1986年就被觀(guān)測(cè)到了，但是居住界提直到現(xiàn)在還沒(méi)有觀(guān)測(cè)到紅外線(xiàn)極光的確認(rèn)。科學(xué)家的冷世結(jié)論已經(jīng)發(fā)表在《自然天文學(xué)》雜志上。
冰巨人天王星和海王星是天王我們太陽(yáng)系中不尋常的行星，因?yàn)樗鼈兊男菢O磁場(chǎng)與它們自轉(zhuǎn)的軸不一致。雖然科學(xué)家們還沒(méi)有找到對(duì)此的光的供線(xiàn)解釋?zhuān)€(xiàn)索可能就在天王星的極光中。
極光是由高能帶電粒子引起的，這些粒子通過(guò)行星的磁場(chǎng)線(xiàn)向下聚集并與行星的大氣層碰撞。在地球上，這一過(guò)程最著名的結(jié)果是南北極的奇觀(guān)。在天王星這樣的行星上，大氣主要是氫和氦的混合物，這種極光將發(fā)出可見(jiàn)光譜以外的光，波長(zhǎng)如紅外線(xiàn)(IR)。
該團(tuán)隊(duì)使用凱克II望遠(yuǎn)鏡，通過(guò)分析行星發(fā)出的特定波長(zhǎng)的光來(lái)進(jìn)行紅外極光測(cè)量。由此，他們可以分析這些行星發(fā)出的光(稱(chēng)為發(fā)射線(xiàn))，類(lèi)似于條形碼。在紅外光譜中，被稱(chēng)為H3+的帶電粒子發(fā)出的線(xiàn)的亮度會(huì)根據(jù)粒子的冷熱以及這一層大氣的密度而變化。因此，這些線(xiàn)條就像是地球內(nèi)部的溫度計(jì)。
他們的觀(guān)察揭示了天王星大氣中H3+密度的明顯增加，而溫度變化很小，這與紅外極光的存在引起的電離一致。這不僅有助于我們更好地了解我們太陽(yáng)系外圍行星的磁場(chǎng)，還可能有助于識(shí)別適合生命存在的其他行星。
主要作者艾瑪·托馬斯是萊斯特大學(xué)物理和天文學(xué)院的博士生，他說(shuō):“包括天王星在內(nèi)的所有氣態(tài)巨行星的溫度都比模型預(yù)測(cè)的溫度高出數(shù)百開(kāi)爾文/攝氏度，如果只是被太陽(yáng)加熱，這給我們留下了一個(gè)大問(wèn)題，這些行星怎么會(huì)比預(yù)期的溫度高這么多？一種理論認(rèn)為，充滿(mǎn)能量的極光是造成這種情況的原因，它產(chǎn)生熱量，并將熱量從極光推向磁赤道。”
“迄今為止發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)系外行星都屬于亞海王星類(lèi)，因此在體積上與海王星和天王星相似。這也可能意味著相似的磁場(chǎng)和大氣特征。通過(guò)分析與天王星磁場(chǎng)和大氣直接相關(guān)的天王星極光，我們可以預(yù)測(cè)這些世界的大氣和磁場(chǎng)，從而預(yù)測(cè)它們是否適合生命。”
“本文是天王星30年極光研究的高潮，最終揭示了紅外極光，并開(kāi)始了該行星極光研究的新時(shí)代。我們的結(jié)果將繼續(xù)拓寬我們對(duì)冰巨極光的知識(shí)，并加強(qiáng)我們對(duì)太陽(yáng)系、系外行星甚至我們自己星球的行星磁場(chǎng)的了解。”
這些結(jié)果還可能讓科學(xué)家們了解地球上一種罕見(jiàn)的現(xiàn)象，即北極和南極交換半球位置，這被稱(chēng)為地磁反轉(zhuǎn)。
艾瑪補(bǔ)充說(shuō)，“我們對(duì)這一現(xiàn)象沒(méi)有太多的研究，因此不知道這將對(duì)依賴(lài)地球磁場(chǎng)的系統(tǒng)產(chǎn)生什么影響，如衛(wèi)星、通信和導(dǎo)航。然而，由于旋轉(zhuǎn)軸和磁軸的獨(dú)特錯(cuò)位，這個(gè)過(guò)程每天都在天王星發(fā)生。對(duì)天王星極光的持續(xù)研究將提供數(shù)據(jù)，說(shuō)明當(dāng)?shù)厍蛘故疚磥?lái)磁極逆轉(zhuǎn)時(shí)，我們可以預(yù)期什么，以及這對(duì)其磁場(chǎng)意味著什么。”
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