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天王星和土星上令人驚歎的燈光秀可能很快就會吸引詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的眼球

发表于 2025-11-01 19:35:09 来源：中國審計署

（主）哈勃望遠鏡看到的天王星，添加了極光並用紅色標記（插圖）JWST看到的土星極光（圖片來源：uux.cn/NASA、ESA、CSA、STScI、M.Tiscareno（SETI研究所）、M.Hedman（愛達荷大學）、M.El Moutamin（康奈爾大學）、M.Showalter（SETI Institute）、L.Fletcher（萊斯特大學）、H.Hammel（AURA））；J.DePasquale的圖像處理（STScI）。）
（神秘的地球uux.cn）據美國太空網（Robert Lea）：詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）將開始研究太陽係巨星天王星和土星的壯觀光照。
萊斯特大學的兩個獨立天文學家團隊將使用價值100億美元的太空望遠鏡研究氣態巨星土星和冰冷的冰巨星天王星上的極光。其目的是更詳細地解釋在不同行星上產生這些極光的過程。
萊斯特大學物理與天文學院的Henrik Melin將領導天王星研究，他在一份聲明中表示：“JWST已經在改變我們對宇宙的感知方式，從太陽係，我們自己的宇宙後院，到時間之初形成的第一批星係。”。“我很高興能在這個非凡的天文台獲得時間，這些數據將從根本上影響我們對土星和天王星的理解。”
極光被地球上空的天文愛好者所熟悉，稱為令人驚歎的北極光和南光，當它們出現時，可以沿著我們星球的兩極看到。
當來自太陽風的帶電粒子撞擊我們星球的保護磁場，即磁層時，這些光照就會在地球上空產生。這些粒子沿著磁力線傳播並流到地球後麵——但當它們這樣做時，它們與我們大氣層中的粒子相互作用，產生發光。
當太陽在所謂的日冕物質拋射中噴出大量恒星等離子體時，極光更加突出，可以在地球的低緯度地區看到。
盡管以前在其他太陽係行星上也看到過極光，而且在任何有大氣層和磁場的行星周圍都有可能看到極光，但人們對這些外星光秀知之甚少。
天王星和土星上令人驚歎的燈光秀可能很快就會吸引詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的眼球

北極光照亮了芬蘭灣上空。（圖片來源：uux.cn/Shutterstock）
目前，人們對天王星的極光知之甚少，天王星是一個由水、氨和甲烷組成的冰巨星。
事實上，直到去年，經過三十年的調查，萊斯特大學物理與天文學院的一個研究小組——由博士生Emma Thomas領導——才確認天王星周圍有紅外極光。
由於過去與大致地球大小的天體撞擊，天王星傾斜了97.77度角。這意味著它的兩極幾乎直接朝向和遠離太陽，極光位於太陽係行星的赤道附近。
當梅林和他的同事們使用JWST觀測天王星的極光時，天王星是距離太陽第七顆行星，他們將研究之前發現的天王星極光所暗示的一些問題：這顆遙遠行星的極光是否負責使其保持比預期更溫暖？
托馬斯去年表示：“包括天王星在內的所有氣態巨行星的溫度都比模型預測的高出數百開爾文/攝氏度，如果隻是被太陽加熱的話，這給我們留下了一個大問題，即這些行星是如何比預期的熱得多的。”。“一種理論認為，高能極光是造成這種情況的原因，它產生熱量並將熱量從極光推向磁赤道。”
天王星和土星上令人驚歎的燈光秀可能很快就會吸引詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的眼球

一位藝術家對新發現的紅外極光的印象疊加在哈勃太空望遠鏡拍攝的天王星照片上。（圖片來源：uux.cn/NASA/ESA/M.Showalter（SETI研究所））
JWST對天王星的研究將於2025年初開始；它將在一天內為這顆持續約17個地球小時的行星拍攝這顆冰巨星的圖像。這將使該團隊能夠繪製天王星磁場整個旋轉過程中的極光發射圖。
科學家們還將致力於發現天王星磁場與太陽風相互作用時是否會產生排放，就像地球上發生的那樣，或者相互作用的帶電粒子是否來自係統內的來源，類似於木星產生極光的方式。還有一種可能性是，天王星的極光是由這些現象組合而成的，就像土星的極光似乎是由它們產生的一樣。
天王星和土星上令人驚歎的燈光秀可能很快就會吸引詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的眼球

JWST的NIRCam儀器看到的土星（圖片來源：uux.cn/NASA、ESA、CSA、Matthew Tiscareno（SETI研究所）、Matthew Hedman（愛達荷大學）、Maryame El Moutamin（康奈爾大學）、Mark Showalter（SETI研究所）、Leigh Fletcher（萊斯特大學）、Heidi Hammel（AURA））
由波士頓大學空間物理中心科學家盧克·摩爾領導的JWST土星極光項目將在整個10.6小時的土星日內觀測這顆氣態巨星的北部極光區域。這將使研究小組能夠監測這一區域的溫度如何隨著氣態巨星的旋轉而變化。
通過首次揭示土星的大氣極光能量，該團隊希望了解更多關於這顆氣態巨星大氣中驅動其極光的帶電粒子來源的信息。
JWST的兩項巨行星研究都將使用強大的太空望遠鏡的高靈敏度近紅外相機（NIRCam）儀器進行。
一旦掌握了這些發現，科學家們就可以更好地了解太陽係中形成極光的過程，尤其是這些機製對地球的作用。也許這些結果也可以幫助天文學家收集係統外行星（係外行星）周圍極光的信息
托馬斯說：“迄今為止發現的大多數係外行星都屬於亞海王星類，因此在物理上與海王星和天王星相似。這也可能意味著磁和大氣特征相似。通過分析天王星的極光，我們可以預測這些世界的大氣和磁場，從而預測它們是否適合生命。”

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