本文來自微信公眾號：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），作者：SF
天王星的磁場非常奇特，對此科學(xué)家一直沒有給出合理解釋。而極光相當(dāng)于一個窗口事件，我們可以借此了解行星及其衛(wèi)星的許多信息。近日，英國科學(xué)家宣布首次發(fā)現(xiàn)了天王星的紅外極光，對這次極光爆發(fā)事件的研究或許可以解開天王星磁場異常的秘密，以及天王星上是否有生命存在的條件、地球磁場翻轉(zhuǎn)的機制等問題。
近日，英國科學(xué)家在《自然?天文學(xué)》（Nature Astronomy）發(fā)文，宣布首次發(fā)現(xiàn)了天王星的紅外極光?？茖W(xué)家通過分析這次極光爆發(fā)過程，可以為天王星磁場異常、表面溫度偏高、是否宜居，甚至地球磁場異常、翻轉(zhuǎn)等一系列問題找到答案。
獨特的天王星磁場
在八大行星中，天王星的存在很特別。天王星的自轉(zhuǎn)軸與它的公轉(zhuǎn)面之間相差了 98°，看上去像是在滾著前進。它的磁場更奇特，天王星的磁場軸線與其自轉(zhuǎn)軸線相差 59°，磁赤道也不在地理赤道附近，偏離了天王星半徑的 1/3。天王星自身位置、磁場位置都很特別，最終呈現(xiàn)出了一個獨特的測層。
1986 年，“旅行者”2 號（Voyager II）飛越了這顆行星（這也是人類發(fā)射的探測器唯一一次飛越天王星）?！奥眯姓摺? 號探測到的數(shù)據(jù)或許可以解釋，為什么天王星的磁場如此特別。
利用紫外探測技術(shù)，“旅行者”2 號上的幾臺儀器同時探測到天王星的極光。這些極光可能是它的磁層和電離層之間相互作用的結(jié)果，就像在地球上發(fā)生的那樣。但是，由于天王星的大氣主要是氫和氦，溫度低很多，導(dǎo)致天王星的極光主要為紫外極光和紅外極光。
在“旅行者”2 號探測到天王星紫外極光之后，科學(xué)家一直嘗試對天王星進行近紅外（NIR）波長探測，以期觀察到紅外極光。
在新研究中，科學(xué)家根據(jù) 2006 年凱克望遠鏡 Ⅱ 利用近紅外光譜儀觀測到的結(jié)果，分析發(fā)現(xiàn)天王星部分地區(qū)的三氫陽離子排放增強，但是溫度沒有明顯升高，這與極光活動產(chǎn)生的電離效果一致。這是科學(xué)家第一次觀測到天王星的紅外極光。
極光爆發(fā)的窗口效應(yīng)
行星上出現(xiàn)極光往往表示發(fā)生過異常事件，例如，研究顯示，木星上的一些極光爆發(fā)事件可能是由發(fā)生在木衛(wèi)一的劇烈火山活動引起的，木衛(wèi)一向太空噴出的電子和帶電原子形成了極光。因此，我們可以認為極光是一個窗口事件，為我們深入了解這些行星及其衛(wèi)星提供了許多線索。
首先，對于天王星的磁場異?，F(xiàn)象，如果說磁場是極光產(chǎn)生的原因，那么極光也會影響磁場。有科學(xué)家認為，高能磁場產(chǎn)生大量熱量，熱量下移的過程就會影響磁赤道的位置，并導(dǎo)致天王星的層面溫度比預(yù)期高。
其次，磁場和大氣都是保證生命存在的重要環(huán)境因素，科學(xué)家通過分析這次極光爆發(fā)的過程，可以評估天王星上是否適合生命生存。
再次，冰態(tài)巨行星在宇宙中很普遍，對天王星極光的研究可以幫助我們了解更多的巨行星，例如海王星，我們可以借此研究海王星磁場異常、是否宜居等問題。
最后，盡管地球的磁場沒有天王星的那么特別，但是地球磁場也存在磁軸與自轉(zhuǎn)軸不一致、磁場翻轉(zhuǎn)等異常，并且地球磁場與我們息息相關(guān)，一點點異常就會鬧出很大的動靜，或許對天王星磁場的研究，有助于我們解開地球磁場異常的秘密，并達到為人類創(chuàng)造更好生活環(huán)境的目的。
參考文獻：
Detection of the infrared aurora at Uranus with Keck-NIRSPEC | Nature Astronomy
https://www.popsci.com/science/infrared-aurora-uranus/
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