臺北市立天文科學教育館

1986年航海家2號飛越天王星時，讓科學家首次近距離觀察這顆奇怪、側向旋轉的外行星，也是迄今為止唯一的一次。除了發現新的衛星和環之外，科學家們還面臨著令人困惑的新謎團。這顆行星周圍的高能粒子打破了我們對磁場如何捕捉粒子輻射的理解，使得天王星在我們的太陽系中成為一個異類。

圖說：航海家2號在1986年飛越天王星時拍攝的照片。圖片來源： NASA/JPL-Caltech

現在，重新對38年前飛越期間收集的數據進行分析後的新研究，發現這個特殊謎團的來源是一個宇宙巧合，原來就在航海家2號飛越天王星的前幾天，天王星受到了罕見的太空天氣影響，大幅壓縮了天王星的磁層，而這樣的現象僅只在約4%的時間內發生。研究人員表示如果航海家2號早幾天到達，將會觀察到完全不同的天王星磁層。

圖說：左圖呈現藝術家描繪航海家2號飛越天王星之前的磁層想像圖；右圖則顯示在1986年飛越天王星時，出現了一種不尋常的太陽天氣，使科學家對磁層的看法有所偏差。圖片來源： NASA/JPL-Caltech

磁層就像行星（包括地球）周圍的保護氣泡，具有磁核和磁場，保護它們免受來自太陽風的電離體（電漿）噴射的影響。了解磁層的工作原理對於理解我們自己的行星以及太陽系，甚至那些更遠處極少被到訪角落的行星極為重要。這就是為什麼科學家們渴望研究天王星的磁層的原因，但在1986年航海家2號所看到的資料卻讓科學家們困惑不解，在這顆行星的磁層內有電子輻射帶，其強度僅次於木星臭名昭著的強烈輻射帶。但似乎沒有為這些活躍輻射帶提供能量的粒子來源。事實上，天王星磁層的其他部分幾乎沒有電漿。電漿的消失也讓科學家們感到困惑，因為他們知道在磁泡中的5顆主要天王星衛星應該會產生水離子，就像其他外行星周圍的冰衛星一樣。因此他們推斷這些衛星一定是惰性的，沒有持續的活動。

那麼，為什麼沒有觀察到電漿？新的資料分析指向了太陽風。當太陽的電漿體撞擊並壓縮磁層時，很可能會將電漿驅離系統。太陽風事件也會短暫地強化磁層的動力，將電子注入輻射帶。對天王星的5顆主要衛星來說，這些發現可能是好消息，其中有些衛星可能有地質活動。有了暫時消失的電漿解釋，研究人員表示這些衛星實際上可能一直都在向周圍的氣泡噴出離子。

行星科學家們正專注於增進他們對神秘天王星系統的知識，研究人員表示航海家2號測量到的磁層只是時間的一個快照，這項新工作解釋了一些明顯的矛盾，並將再次改變我們對天王星的看法。目前，航海家2號已進入星際空間，距離地球約210億公里。相關研究成果發表於《Nature Astronomy》期刊上。（編譯／趙瑞青）

資料來源：NASA