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惊讶的科学家发现天王星卫星的“黑暗面”樣子错误著的

(2025-06-16 06:06:09)

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杂谈

惊讶的科学家发现天王星卫星的“黑暗面”樣子错误著的

By Harry Baker published yesterday

Uranus

配备有哈勃太空望远镜的研究人员已經揭示天王星的一些最大卫星的一侧有比另一侧更亮但不是他们预期的一侧。

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一项新的研究仔细觀察了天王星的四个最大的卫星來看卫星的哪一侧更亮。 (Image credit: Science: NASA, ESA, STScI, Christian Soto (STScI); Image processing: Joseph DePasquale (STScI))

天文学家已經发现天王星最大卫星的“暗面”不是他们最初认为的地方，在某些案例中它们比預期的是在冰冷的卫星的完全相反側。

天王星有28颗已确认的卫星，包括5颗主要卫星。这些大型卫星中距离最近的是米兰达，其次是爱丽儿、翁布里亚、泰坦尼亚和奥伯伦，都以威廉·莎士比亚戏剧中的角色命名。这些冰体宽度从293到980英里（472到1578公里），都被天王星“潮汐锁定”，这意味着衛星的同一半总是面向天王星，类似于地球的月球如何環绕我們的地球。

因爲这种潮汐锁定，主要卫星有一个“前導侧”，在它們各自的轨道中朝前的半球和一个“后侧”，后侧总是在卫星的尾迹中面向后看。科学家们已經假设了当在紫外线和红外线等不可见波长的电磁光中观望时，每个衛星的前導面会更亮。这是因为来自行星磁场或磁层的电子应该被卫星捕获，并自然积聚在它们的后侧上散射辐射並使它们出現“更暗”，类似于太阳系中的其他一些卫星。

但在一项新的研究中，研究人员将哈勃太空望远镜的紫外线仪器转向Ariel、Umbriel、Titania和Oberon來测量它们的亮度。令人惊讶的是，没有一颗卫星的前導侧比它们各自的后侧更亮，在泰坦尼亚和奥伯伦上，后侧比前導侧更亮，颠覆目前的理论。

该团队于周二（6月10日）在阿拉斯加安克雷奇举行的第246届美国天文学会会议上分享了他们的发现。研究结果還沒有发表在同行评审期刊上。

研究人员预测天王星的磁场将幫助它的卫星的后侧变暗。但原來是不是這種情況。 (Image credit: NASA/Scientific Visualization Studio/Tom Bridgman)

虽然这一新发现是一個震惊，但它們部分原因被歸因到圍繞太阳系第七颗行星的磁性困惑。马里兰州约翰霍普金斯大学的行星科学家、该研究小组的首席研究员理查德·卡特赖特在一份声明中说，“天王星是詭異的，如此總是一直不确定磁场多少实际上与它的卫星相互作用”。

这种困惑大多来自天王星的不同寻常倾斜。这颗行星的轴线相对它的围绕太阳的轨道倾斜98度，給它一個滚动的球而不是一个旋转的陀螺的外觀，但它的卫星仍然環绕它的赤道，这意味着它们以一個59度角度穿过磁层。最近的發現还暗示，科学家目前關於磁层大小和强度的假设可能是错误的，由於发生在40年前旅行者2号探测器首次近距离测量该行星时磁异常。

研究人员说，这项新研究并没有真的帮助我们了解任何關於天王星的磁层，因为电子的缺乏可以被用较弱的磁屏蔽或一個更强、更混沌的磁屏蔽解释。

爱丽儿、翁布里亚、泰坦尼亚和奥伯伦并没有像预测的那样与天王星的磁场相互作用。(Image credit: Science: NASA, ESA, STScI, Christian Soto (STScI); Image processing: Joseph DePasquale (STScI))

然而，泰坦尼亚和奥伯伦的尾側出乎意料的亮度暗示另一种未知现象，研究人员将這標榜为“尘屏蔽”。研究人员说，圍繞天王星的在天王星卫星上数百万年的流星撞击中积累的微小尘埃正在撞击天王星的前導部，“就像你的車在高速公路上开车时虫子撞到你的汽车挡风玻璃一样”。

马里兰州太空望远镜科学研究所负责监督哈勃太空望远镜科学操作支持的科学家布莱恩·霍勒补充道，“这是某些我们正在看到一個天王星卫星中类似物质交换的首批证据之一”。然而，他补充道在木星和土星的系统中已經观察到了类似的交换。