1986年，NASA的旅行者2号探测器飞掠这颗冰巨星时，拍摄了这张天王星的图像。对这次任务数据的最新研究显示，飞越期间发生了一次太阳风事件，这导致了关于天王星磁层的一个谜团，如今有望被解开。
图片来源：NASA/JPL-Caltech
几十年前，NASA的旅行者2号飞越天王星，改变了科学家对该行星的理解，但也带来了无法解释的怪异现象。最近的数据挖掘提供了答案。
当NASA的旅行者2号于1986年飞越天王星时，它让科学家首次（也是迄今为止唯一一次）近距离观察了这颗奇怪的侧向旋转外行星。除了发现新的卫星和光环外，科学家们还面临着令人困惑的新谜团。该行星周围的高能粒子违背了人们对磁场如何捕获粒子辐射的理解，天使天王星成为太阳系中的一个异类。
一幅艺术构想图展示了旅行者2号飞越前后天王星磁层的不同状态，这幅艺术概念图的第一个画面展示了在NASA旅行者2号飞越之前，天王星的磁层，它的保护气泡的运行状态。第二个画面显示了1986年飞越期间发生的一种不寻常的太阳天气现象，导致科学家们对磁层的观察产生了偏差。
图片来源：NASA/JPL-Caltech
现在，一项新研究分析了38年前那次飞越期间收集的数据，发现这一特殊谜团的根源是一个宇宙巧合：原来，就在旅行者2号飞越前几天，天王星受到了一种不同寻常的太空天气的影响，这种天气挤压了天王星的磁场，大大压缩了天王星的磁层。
“如果旅行者2号提前几天到达，它将观察到一个完全不同的天王星磁层。”位于南加州的NASA喷气推进实验室的杰米·贾辛斯基Jamie Jasinski）说道，他是《自然天文学》杂志上发表的新论文的主要作者。“航天器观察到的天王星磁层状态仅在4%的时间里会出现。”
磁层是具有磁核和磁场的行星（包括地球）周围的保护性气泡，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）的冲击。深入了解磁层的工作原理对于了解我们自己的星球以及太阳系和更远区域中鲜有探访的行星至关重要。
这就是为什么科学家们热衷于研究天王星的磁层，而1986年旅行者2号的数据让他们感到困惑。天王星磁层内部是电子辐射带，其强度仅次于木星的电子辐射带。但似乎没有能为这些活跃带提供能量的粒子源；事实上，天王星磁层的其余部分几乎没有等离子体。
缺失的等离子体也让科学家们感到困惑，因为他们知道位于磁层中的五颗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，这些卫星一定是惰性的，没有持续的活动。
破解谜团
那么为什么没有观测到等离子体，又是什么导致了辐射带的增强？新的数据分析将答案指向了太阳风。当来自太阳的等离子体冲击并压缩磁层时，它可能将等离子体驱逐出了系统。太阳风事件也可能短暂地增强了磁层的动态，从而通过注入电子来为辐射带提供能量。
这一发现对天王星的五颗主要卫星可能是个好消息：其中一些卫星可能实际上具有地质活动。通过解释短暂缺失的等离子体，研究人员表示这些卫星可能一直在向周围的磁泡中喷射离子。
行星科学家正致力于加强对神秘的天王星系统的了解，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列为未来NASA 任务的优先目标。
JPL的琳达·斯皮尔克尔（Linda Spilker）是旅行者2号任务的科学家之一，她见证了 1986年飞掠天王星期间传回的图像和其他数据。她还记得当时人们对这次事件的期待和兴奋，这次事件改变了科学家们对天王星系统的看法。
“飞越充满了惊喜，我们一直在寻找解释它的异常行为。”曾参与旅行者2号任务、现担任其项目科学团队负责人的斯皮尔克尔（Spilker）说。“这项新研究解释了一些明显的矛盾之处，再次改变了我们对天王星的看法。”
旅行者2号如今已进入星际空间，距离地球将近210 亿公里（130 亿英里）。
参考
https://www.jpl.nasa.gov/news/mining-old-data-from-nasas-voyager-2-solves-several-uranus-mysteries/
