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冰凍宇宙中的異常溫暖——天王星的神秘行星環ε環!

图片说明:冰凍宇宙中的異常溫暖——天王星的神秘行星環ε環!,。

雖然天王星的軌道遠離太陽,但是某種形式的熱浪正在使得天王星的光環變暖。智利的兩架望遠鏡拍攝到瞭這顆行星的最新熱圖像,首次揭示瞭天王星環的溫度:零下320華氏度(零下195攝氏度),即液氮的沸騰溫度。雖然按地球的標準來說這聽起來很冷,但其他大部分的太空其實要冷得多,大部分太空的溫度接近絕對零度,即原子停止運動的溫度,約- 46華氏度(- 273攝氏度)天王星本身就位於太陽系外部非常遙遠的地方,這顆冰巨星以平均19個天文單位(AU)的距離圍繞著我們的恒星運行,在那裡天王星隻接收到地球接收太陽熱量的一小部分(每個AU相當於地球到太陽的平均距離,即9300萬英裡/1.5億公裡)。拍攝這些新照片的科學傢說,他們不確定是什麼導致瞭這個相對溫暖現象。但這種奇怪的溫度現象證明天王星上最亮、密度最大的環(也被稱為ε環)與我們太陽系裡的其他行星環系統都非常不同。太陽系中的每一顆巨行星——木星、土星、天王星和海王星——都有自己的行星環,但土星的光環是最壯觀的,也是人類研究得最透徹的。這是因為即使用小型望遠鏡,我們也能很容易地看到它們,而且美國宇航局的卡西尼號任務也對它們進行瞭近距離的研究。但是土星的光環和天王星的非常不同。該研究的合作者之一、加州大學伯克利分校的天文學傢伊姆克·德·佩特在一份聲明中說:“土星的主冰凍行星環非常寬,而且很明亮,從最內層D環微米大小的塵埃,到主環數十米大小的巖石,土星行星環擁有各種大小的組成粒子。但天王星的主環中並沒有微型組成粒子。ε環是天王星行星環中最亮的環,不過它是由高爾夫球大小的巖石和更大的巖石組成的。”ε環也不同於在其他巨型行星上觀測到的環。木星的光環由直徑約為千分之一毫米的粒子組成,而海王星的光環幾乎完全由塵埃組成。ε環看起來甚至不像天王星的主環,因為它們之間有大片的塵埃。“我們已經知道ε環有點奇怪,因為我們看不到更小的組成粒子,”研究報告的第一作者、加州大學伯克利分校的研究生愛德華·莫特(Edward Molter)在同一份聲明中說,“有些東西把小的東西都掃出去瞭,或者是它們都粘在一起瞭,我們隻是不知道。這有助於我們理解行星環的組成,以及確定是不是所有行星環都來自相同的原料,還是說每個行星環都不一樣。”這是一位藝術傢對天王星及其光環的描繪,天王星及其光環非常暗,但卻出奇地溫暖。(圖片來源:NRAO/AUI/NSF,S. Dagnello)另一個謎團是,天王星和其他行星最初到底是怎樣獲得它們的行星環的呢?也許它們曾經有一顆或多顆衛星圍繞著它們運行,後來因為這些衛星離得太近而分裂,就像火星的火衛一一樣。也許衛星之間發生碰撞瞭並破碎成碎片(也許有一天木星會再次發生這樣的事件,因為一顆新發現的衛星的軌道與其他幾個衛星的軌道相交)。又或者,這些行星環還可能是行星捕獲的小行星形成的,這些小行星一旦受到行星引力的影響就會破碎成碎片。這些行星環也可能是45億年前太陽系誕生時留下的殘骸。科學傢們使用智利的阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)和超大望遠鏡來收集新研究中使用的數據。但研究人員表示,他們希望NASA即將推出的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)能為這個奇怪的天王星環提供更好的信息,該望遠鏡能收集到關於ε環的元素組成數據。這項研究發表在一篇新論文中,該論文已被《天文學雜志》接受發表。

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