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天王星也有光環,雖暗淡但更加溫暖,與其他行星環有明顯區別

2024-08-01科學

太陽系有八大行星,天王星在距離上排第七,這是個整體呈青色的星球,而且它還是人類透過望遠鏡發現的第一顆行星。

不過在之前相當長的一段時間中,人們其實早就發現了天王星,只是錯把它當作了一顆尋常的恒星。

在古代的時候,人們就曉得水星、金星、火星、木星、土星這五大行星。能瞧見天王星,可因為它亮度暗,執行速度又慢,所以沒把它當成一顆行星。

1781 年 3 月 13 號,英國的天文學家威廉·赫歇爾觀察到了天王星,還把自己的推測告訴了皇家天文學家尼維利·馬斯基林,從這以後,人們才懷疑天王星是顆行星,天王星也就這樣進入了人類的視線。

天王星這名字源自希臘神話裏的天空之神,意味著它在宇宙中地位特殊。它屬於一顆巨大的冰質行星,處在太陽系寒冷的外圍邊緣,跟太陽的平均距離大概是 29 億公裏。

天王星的大氣層厚得很,能分成好幾個不一樣的層次。最外面那層大氣主要是氫氣跟氦氣,這些輕的氣體就組成了天王星的外殼,再往下就是由水、氨還有甲烷這類冰晶弄成的雲層。

真讓人吃驚,天王星的軌域很特別,是罕見的傾斜著的,這就讓它成了太陽系裏唯一一顆橫著轉的行星,它的北極和南極差不多跟軌域平面平行,這種情況在太陽系裏是從來沒有過的。

這種特別的軌域特點致使天王星的季節變換有著極為極端的情況。它的北極有一陣子能被陽光直接照射,接著的一段時期又會遭遇漫長的極夜。

2015 年,英國【每日郵報】有一篇報道,進一步促使科學家們去探索。這報道說,研究顯示,天王星或許覆蓋著大片的液態鉆石海,海面上還有體積很大的固體鉆石。

這一發現使得天王星成了個寶貝星球,有人覺得天王星是青色是由於有這些鉆石,可實際上並非如此,天王星呈青色只是因為其表層存在大量的甲烷氣體。

甲烷會吸收紅光,散射藍光,正因如此,天王星才有了這種特別的顏色。天王星的大氣裏還有淺淺的紫色條紋以及暗斑點,而這些顏色的改變或許跟大氣中的甲烷以及其他氮氣的含量有關系。

可是當大家一股勁地去研究天王星的性質時,其實有個地方被忽略了,那就是天王星的光環。在其發現者赫歇爾的記錄裏,他認為天王星存在一個環。

但這壓根沒被當回事,在之後差不多兩個世紀的時間當中,盡管有好多科學家研究天王星和金星,然而天王星的環卻很少被說到。

到了 1986 年,航海者 2 號太空探測器近距離飛過這顆行星,這才最終證實了它們的存在。要知道,天王星離地球很遠,它那 13 個已知的星環和 27 顆衛星一直以來都很難觀測到。

在此之前,在人們所發現的行星裏,就只有土星擁有光環,而天王星的光環是太陽系中被發現的第二個環系統,並且顯得特別不一樣,對人類關於行星共性的傳統看法形成了挑戰,促使科學家們深入去研究行星環的起源和演變。

天王星的環系統跟其他行星的環差別可大了。它的環系比較暗,是由冰粒組成的,整個環系統分成了內環和外環,像 ε 環等好幾個已知的環都在裏頭。

透過凱克天文台的近紅外成像,進一步把天王星環的一些獨特特點給揭示了出來。

發現天王星環的顏色挺暗的,就跟木炭似的,這跟土星環的明亮度差別可大了。而且,天王星環的寬度特別窄,就算是最寬的 ε 環,也才在 20 公裏到 100 公裏之間,跟土星環的寬度比差遠了。

這些環彼此的間隔挺明顯的,還有好多空白的地方,這和土星環那種緊密的結構不一樣。另外,天王星的環層構造復雜,大小也不同,這或許跟碎裂的衛星或者高速碰撞有關系。

天王星的光環在可見光或者可見光範圍裏,還有近紅外波段只反射了一點兒光線,正因如此,在智利高沙漠地區兩架大型望遠鏡拍出來的新熱影像中,它們顯得特別亮。

在科學領域裏,關於行星環的形成,主要有這麽三種理論:其一,在行星形成之初就有的物質團塊;其二,衛星遭到撞擊產生的碎屑;其三,小行星被潮汐力弄碎後的東西。

對天王星環的成分及結構進行分析,這讓後兩種理論存在的可能性得到了支持,並且跟其他行星的環一比較,天王星的環有著獨特的特點。

土星的環特別大,容易進行觀測和研究;海王星的環主要是塵埃;木星的環是細小粒子構成的。天王星的環在這些方面差別很明顯,特別是分子級別的細節還有相互的聯系,現在還不清楚。

如今的觀測技術進步很大,不過天王星環還有好多謎沒解開呢。環裏塵埃顆粒是從哪兒來的,還沒徹底搞清楚,環內石塊最大也就跟高爾夫球差不多大,並且再小的粒子就沒有了。

這些觀測結果顯示,或許有某種機制能把這些小顆粒清理掉,要不就是它們已經跟較大的石塊摻和到一塊兒了。

而且雖說天王星的環系統處在極度寒冷的宇宙環境裏,可溫度卻比較高,有零下 195 攝氏度。這種環溫相對較暖的情況在天王星這顆冰冷的行星上特別奇特,其原因到現在都不清楚。

雖說天王星環沒有土星環那麽壯觀,不過它們獨特的物理特點以及神秘的起源,讓其變成了天文學研究的重點物件。

而且天王星環特別年輕,圓環之間的空隙和渾濁程度不一樣,這表明它們不是跟天王星一塊兒形成的,所以研究的空間很大。

研究天王星環能讓咱們更清楚行星系統的演變行程,還有宇宙裏類似環境中的其他可能存在的行星系統。

以後啊,因為科技不停進步,估計咱們能有更多的契機去把天王星好好弄明白,把它神秘的那層面紗給揭開。