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天王星也有光环,虽暗淡但更加温暖,与其他行星环有明显区别

2024-08-01科学

太阳系有八大行星,天王星在距离上排第七,这是个整体呈青色的星球,而且它还是人类通过望远镜发现的第一颗行星。

不过在之前相当长的一段时间中,人们其实早就发现了天王星,只是错把它当作了一颗寻常的恒星。

在古代的时候,人们就晓得水星、金星、火星、木星、土星这五大行星。能瞧见天王星,可因为它亮度暗,运行速度又慢,所以没把它当成一颗行星。

1781 年 3 月 13 号,英国的天文学家威廉·赫歇尔观察到了天王星,还把自己的推测告诉了皇家天文学家内维尔·马斯基林,从这以后,人们才怀疑天王星是颗行星,天王星也就这样进入了人类的视线。

天王星这名字源自希腊神话里的天空之神,意味着它在宇宙中地位特殊。它属于一颗巨大的冰质行星,处在太阳系寒冷的外围边缘,跟太阳的平均距离大概是 29 亿公里。

天王星的大气层厚得很,能分成好几个不一样的层次。最外面那层大气主要是氢气跟氦气,这些轻的气体就组成了天王星的外壳,再往下就是由水、氨还有甲烷这类冰晶弄成的云层。

真让人吃惊,天王星的轨道很特别,是罕见的倾斜着的,这就让它成了太阳系里唯一一颗横着转的行星,它的北极和南极差不多跟轨道平面平行,这种情况在太阳系里是从来没有过的。

这种特别的轨道特点致使天王星的季节变换有着极为极端的情况。它的北极有一阵子能被阳光直接照射,接着的一段时期又会遭遇漫长的极夜。

2015 年,英国【每日邮报】有一篇报道,进一步促使科学家们去探索。这报道说,研究显示,天王星或许覆盖着大片的液态钻石海,海面上还有体积很大的固体钻石。

这一发现使得天王星成了个宝贝星球,有人觉得天王星是青色是由于有这些钻石,可实际上并非如此,天王星呈青色只是因为其表层存在大量的甲烷气体。

甲烷会吸收红光,散射蓝光,正因如此,天王星才有了这种特别的颜色。天王星的大气里还有浅浅的紫色条纹以及暗斑点,而这些颜色的改变或许跟大气中的甲烷以及其他氮气的含量有关系。

可是当大家一股劲地去研究天王星的性质时,其实有个地方被忽略了,那就是天王星的光环。在其发现者赫歇尔的记录里,他认为天王星存在一个环。

但这压根没被当回事,在之后差不多两个世纪的时间当中,尽管有好多科学家研究天王星和金星,然而天王星的环却很少被说到。

到了 1986 年,航海者 2 号太空探测器近距离飞过这颗行星,这才最终证实了它们的存在。要知道,天王星离地球很远,它那 13 个已知的星环和 27 颗卫星一直以来都很难观测到。

在此之前,在人们所发现的行星里,就只有土星拥有光环,而天王星的光环是太阳系中被发现的第二个环系统,并且显得特别不一样,对人类关于行星共性的传统看法形成了挑战,促使科学家们深入去研究行星环的起源和演变。

天王星的环系统跟其他行星的环差别可大了。它的环系比较暗,是由冰粒组成的,整个环系统分成了内环和外环,像 ε 环等好几个已知的环都在里头。

通过凯克天文台的近红外成像,进一步把天王星环的一些独特特点给揭示了出来。

发现天王星环的颜色挺暗的,就跟木炭似的,这跟土星环的明亮度差别可大了。而且,天王星环的宽度特别窄,就算是最宽的 ε 环,也才在 20 公里到 100 公里之间,跟土星环的宽度比差远了。

这些环彼此的间隔挺明显的,还有好多空白的地方,这和土星环那种紧密的结构不一样。另外,天王星的环层构造复杂,大小也不同,这或许跟碎裂的卫星或者高速碰撞有关系。

天王星的光环在可见光或者可见光范围里,还有近红外波段只反射了一点儿光线,正因如此,在智利高沙漠地区两架大型望远镜拍出来的新热图像中,它们显得特别亮。

在科学领域里,关于行星环的形成,主要有这么三种理论:其一,在行星形成之初就有的物质团块;其二,卫星遭到撞击产生的碎屑;其三,小行星被潮汐力弄碎后的东西。

对天王星环的成分及结构进行分析,这让后两种理论存在的可能性得到了支持,并且跟其他行星的环一比较,天王星的环有着独特的特点。

土星的环特别大,容易进行观测和研究;海王星的环主要是尘埃;木星的环是细小粒子构成的。天王星的环在这些方面差别很明显,特别是分子级别的细节还有相互的联系,现在还不清楚。

如今的观测技术进步很大,不过天王星环还有好多谜没解开呢。环里尘埃颗粒是从哪儿来的,还没彻底搞清楚,环内石块最大也就跟高尔夫球差不多大,并且再小的粒子就没有了。

这些观测结果显示,或许有某种机制能把这些小颗粒清理掉,要不就是它们已经跟较大的石块掺和到一块儿了。

而且虽说天王星的环系统处在极度寒冷的宇宙环境里,可温度却比较高,有零下 195 摄氏度。这种环温相对较暖的情况在天王星这颗冰冷的行星上特别奇特,其原因到现在都不清楚。

虽说天王星环没有土星环那么壮观,不过它们独特的物理特点以及神秘的起源,让其变成了天文学研究的重点对象。

而且天王星环特别年轻,圆环之间的空隙和浑浊程度不一样,这表明它们不是跟天王星一块儿形成的,所以研究的空间很大。

研究天王星环能让咱们更清楚行星系统的演变进程,还有宇宙里类似环境中的其他可能存在的行星系统。

以后啊,因为科技不停进步,估计咱们能有更多的契机去把天王星好好弄明白,把它神秘的那层面纱给揭开。