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回顾: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

2024-10-24科学

太阳系八大行星,天王星从距离来说排行第七,是一颗通体青色的星球,同时它也是人类第一颗用望远镜发现的行星。

但是在此前的很长一段时间里,人们其实早就看到过天王星,只不过将它错误的当成了一颗普通恒星。

在古代人们的认知中,只知道水星、金星、火星、木星、土星五大行星,虽然能看到天王星,但是由于其亮度较暗,绕行速度也很慢,所以并不知道它也是一颗行星。

1781年3月13日,英国天文学家威廉·赫歇尔观测到了天王星,并且将他的推测通知了皇家天文学家的内维尔·马斯基林, 人们才开始怀疑天王星是一颗行星,就这样天王星才走进了人类的视野中。

天王星的名字取自希腊神话中的天空之神,象征着它在宇宙中的独特地位。它是一颗巨大的冰质行星,位于太阳系的寒冷外围边缘,平均距离太阳约29亿公里。

天王星的大气层非常厚重,可以分为几个不同的层次。 最外层的大气主要由氢气和氦气组成,这些轻质气体构成了天王星的外壳,接下来是水、氨和甲烷等冰晶构成的云层。

令人惊奇的是,天王星的轨道呈现出一种罕见的倾斜状态,使其成为了太阳系内唯一一颗侧向旋转的行星,其北极和南极几乎平行于其轨道平面,这在太阳系中是绝无仅有的现象。

这种奇特的轨道特性使得天王星的季节更替呈现出极端的变化。 它的北极在一段时间内经历了阳光的直射,而在接下来的时期则会面临长时间的极夜。

2015年,英国【每日邮报】的一篇报道,更是引发了科学家们探索的脚步,报道指出根据研究表明,天王星上或覆盖有大片液态钻石海,海面上也有体积庞大的固体钻石。

这一发现让天王星成了一个宝藏星球,有人猜测天王星是青色的原因就是因为这些钻石的存在, 但其实不是,青色只是因为天王星表层有大量的甲烷气体。

甲烷能够吸收红光并散射蓝光,从而赋予天王星这一特殊的色彩。天王星大气中还存在淡淡的紫色条纹和暗斑点,这些颜色的变化也可能与大气中的甲烷和其他氮气含量有关。

但是当人们都一股脑研究天王星的性质时,其实忽略了一个点,那就是天王星的光环,在它的发现者赫歇尔的记载中,他觉得天王星有一个环。

可这并没有引起重视,在此后将近两个世纪的时间里,虽然有无数科学家对天王星金星研究,但是天王星的环却很少被提及。

直到1986年,航海者2号太空探测器近距离飞越该行星,才最终确认了它们的存在,这是由于天王星远离地球,其13个已知的星环和27颗卫星长期以来一直难以被观测。

在这之前,人们发现的行星中,只有土星具有光环,天王星光环是太阳系内被发现的第二个环系统,而且看起来十分与众不同,挑战了人类对行星共性的传统认识,引发了科学家们对行星环起源和演化的深入研究。

天王星的环系统与其他行星的环有着显著的区别。其环系相对较暗且由冰粒构成,整个环系统由内环和外环组成,其中包含了ε环等多个已知的环。

凯克天文台的近红外成像,进一步揭示了天王星环的一些独特特性。

发现天王星环的颜色偏暗,类似于木炭,这与土星环的亮度形成了鲜明对比。 此外,环的宽度也很窄,最宽的ε环也不过从20公里到100公里不等,远不及土星环的宽度。

这些环之间的间隔明显,且存在许多空白区域,这与土星环的紧密结构也不一样。此外,天王星的环层结构复杂,大小不一,这可能与碎裂的卫星或高速碰撞有关。

天王星的光环在可见光或可见光范围内以及近红外波段反射了少量光线,这使得它们在智利高沙漠地区两架大型望远镜拍摄到的新热图像中显得异常明亮。

在科学界中,主要有三种行星环形成理论:一是行星形成初期就存在的物质团块,二是卫星被撞击后的碎屑,三是小行星被潮汐力撕碎后的产物。

天王星环的成分及结构分析支持了后两种理论的可能性,而且与其他行星的环相比,天王星的环展现出独特的特征。

土星的环规模宏大,易于观测和研究;海王星的环主要由尘埃构成;而木星的环则是由细小粒子组成。天王星的环在这些方面表现出明显的不同,尤其是在分子级别的细节和相互联系上,目前尚不明确。

现代观测技术已经取得了显著进步,但天王星环仍充满未解之谜。环中尘埃颗粒的来源尚未完全明确,环内石块的最大尺寸仅为高尔夫球大小,而且没有更小尺寸的粒子。

这些观测结果表明,可能存在某种机制将这些小颗粒清除出去,或者它们已经与较大的石块混合在一起。

而且尽管天王星的环系统处于极端寒冷的宇宙环境中,其温度却相对较高,达到零下195摄氏度。 这种相对温暖的环温现象在天王星这样冰冷的行星上显得尤为奇特,其原因至今仍然不明。

天王星环虽然不如土星环那样壮观,但它们独特的物理特性和神秘的起源使其成为天文学研究的重要对象。

而且天王星环相当年轻,圆环之间的空隙和浑浊度具有差异,这证明它们并不是和天王星同时形成的,因此具有很大的研究空间。

通过对天王星环的研究,我们可以更好地了解行星系统的演化过程,以及宇宙中类似环境下的其他潜在行星系统。

在未来,随着科技的不断进步,相信我们将会有更多的机会深入了解天王星,揭开它那神秘的面纱。