从美国国家航空航天局的旅行者2号中挖掘旧数据解决了天王星的几个谜团 _美国

1986年，美国国家航空航天局的旅行者2号在飞越天王星时捕捉到了这张天王星的图像。使用该任务数据的新研究表明，在飞越期间发生了太阳风事件，导致了一个关于该行星磁层的谜团，现在这个谜团可能已经解开。图像：美国国家航空航天局/喷气推进实验室加州理工学院
据美国国家航空航天局喷气推进实验室：几十年前，美国国家航空航天局的旅行者2号飞越天王星，塑造了科学家对这颗行星的理解，但也带来了无法解释的奇怪现象。最近的一次数据暴跌提供了答案。
1986年，当美国国家航空航天局的旅行者2号宇宙飞船飞过天王星时，它为科学家们提供了第一次——也是迄今为止唯一一次——近距离观察这颗奇怪的、侧向旋转的外行星的机会。随着新卫星和光环的发现，科学家们面临着令人困惑的新谜团。行星周围的带电粒子挑战了他们对磁场如何捕获粒子辐射的理解，天王星在我们的太阳系中赢得了异常值的声誉。
现在，对38年前飞越期间收集的数据进行分析的新研究发现，这个特殊谜团的来源是一个宇宙巧合：事实证明，在旅行者2号飞越之前的几天里，这颗行星受到了一种不寻常的空间天气的影响，这种天气挤压了行星的磁?。?极大地压缩了天王星的磁层。
“如果旅行者2号提前几天到达，它将在天王星上观察到一个完全不同的磁层，”美国航空航天局南加州喷气推进实验室的Jamie Jasinski说，他是发表在《自然天文学》上的这项新工作的主要作者。“航天器在大约4%的时间里看到了天王星。”

这位艺术家概念的第一个面板描绘了天王星的磁层——它的保护泡——在美国国家航空航天局的旅行者2号飞越之前的行为。第二个面板显示， 1986年飞越期间发生了一种不寻常的太阳天气，让科学家们对磁层有了一种扭曲的看法。图像：美国国家航空航天局/喷气推进实验室加州理工学院
磁层是围绕行星（包括地球）的保护性气泡，具有磁芯和磁场，保护它们免受太阳风中从太阳流出的电离气体或等离子体射流的影响。了解更多关于磁层如何工作的信息对于了解我们自己的星球以及太阳系和其他很少被访问的角落的星球非常重要。
这就是为什么科学家们渴望研究天王星的磁层，而他们在1986年旅行者2号的数据中看到的让他们感到困惑。在这颗行星的磁层内部是电子辐射带，其强度仅次于木星臭名昭著的残酷辐射带。但显然没有能量粒子的来源来供给这些活动带；事实上，天王星磁层的其余部分几乎没有等离子体。
失踪的等离子体也让科学家们感到困惑，因为他们知道磁泡中的五个主要天王星卫星应该产生水离子，就像其他外行星周围的冰卫星一样。他们得出结论，这些卫星必须是惰性的，没有持续的活动。
解开谜团
那么，为什么没有观察到等离子体，发生了什么事情来加强辐射带呢？新的数据分析指向太阳风。当来自太阳的等离子体撞击并压缩磁层时，它可能会将等离子体赶出系统。太阳风事件也会短暂地增强磁层的动态，磁层会通过向带中注入电子来为带提供能量。
这一发现对天王星的五个主要卫星来说可能是个好消息：毕竟，其中一些卫星可能在地质上很活跃。对于暂时缺失的等离子体的解释，研究人员表示，卫星实际上可能一直在向周围的气泡中喷出离子。
行星科学家正专注于增强他们对神秘天王星系统的了解，美国国家科学院2023年行星科学和天体生物学十年调查将其作为美国国家航空航天局未来任务的优先目标。
喷气推进实验室的Linda Spilker是旅行者2号任务的科学家之一，他们专注于1986年天王星飞越期间流入的图像和其他数据。她记得这一事件的预期和兴奋，这改变了科学家对天王星系统的看法。
斯皮尔克说：“这次飞越充满了惊喜，我们正在寻找对其异常行为的解释。旅行者2号测量的磁层只是时间的快照。”斯皮尔克已经回到这个标志性的任务中，作为项目科学家领导其科学团队。“这项新工作解释了一些明显的矛盾，它将再次改变我们对天王星的看法。”
旅行者2号现在位于星际空间，距离地球近130亿英里（210亿公里）。