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小編的世界 優質文選 宇宙

令人驚歎,與眾不同,天王星的光環有啥獨特?


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2022年5月21日 -
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令人驚歎,天王星的光環在太陽系中與眾不同。

文章主要介紹了天王星的主環稱為epsilon環,並發現與太陽系中的其他環不同。這個環的溫度只有77開爾文,液氮沸點在標准大氣壓下,並且對環中的塵土顆粒的來源做出了推測。

圖注:天王星旅行者照片(旅行者2號,美國宇航局,埃裏希·卡科施卡)圖源:原文。

土星可能是最耀眼的,但它不是太陽系中唯一一顆被環所圍繞的行星。去年我們發現了更多關於天王星周圍13個環的信息,天文學家對這顆冰行星進行熱影像拍攝時,這些環搶鏡了。

研究人員第一次能夠確定這些環的溫度,並證實主環——稱為ε環——與太陽系中的其他環都不同。

通常,土星是唯一一個被拍攝到的有光環的行星,因為環繞天王星、木星和海王星的環只能通過強大的望遠鏡才能看到(或者像朱諾這樣的探測器,它拍下了下面這張令人歎為觀止的木星光環的照片)。

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圖注:2016年8月27日,美國宇航局的朱諾號航天器在其第一次科學飛行期間,飛越了木星輻射帶和行星之間的狹窄間隙,在1號近木星點,恒星參考單元(SRU-1)恒星照相機收集了第一張從內部向外拍攝的木星環圖像。圖像中心的亮帶是木星環系的主環。在拍攝光環圖像時,SRU正在觀察獵戶星座。主環上方的明亮恒星是參宿四,右下角可以看到獵戶座的腰帶。圖源:美國宇航局。

會有多少個環?木星有四個。海王星有五個。土星有成千上萬。

說到天王星,我們對它的環知之甚少,在太陽系觀測中通常使用光學和近紅外波長,而這些環對光學和近紅外波長的反射很少。事實上,它們太暗了,直到1977年才被發現。(木星的環在1979年被發現,海王星的環在1984年被發現。)

圖注:天王星環熱成像(愛德華·莫爾特和伊姆克·德佩特/加州大學伯克利分校)。圖源:原文。

因此,天文學家在探索該行星大氣溫度結構時,拍攝的熱成像中出現了光環,這有點出乎意料;尤其明顯的是ε環。

來自萊斯特大學的天文學家利·弗萊切說:“當我們第一次減少數據時,我們驚訝地看到這些環清楚地出現在圖像上。”

因為這是一張熱圖像,研究小組第一次能夠了解到環的溫度:只有77開爾文,即標准大氣壓下液氮的沸點(天王星的表面溫度低至47開爾文,因此溫度更低。)

它還證實,與其他行星周圍的光環相比,這些光環真的很奇怪。1986年,當旅行者2號探測器飛過天王星,拍下了一系列令人開心的照片時,地球上的科學家們注意到光環似乎缺了什麼。

在土星的環中,這些粒子的範圍很廣,從粉塵到大塊的岩石。木星和海王星都有塵埃環,大部分由微粒組成。

與此同時,天王星的各個環之間有一層灰塵,但光環本身包含的石塊而最大也只有高爾夫球大小。

“我們沒看到有更小的東西,”加州大學伯克利分校的天文學家愛德華·莫爾特說。

“有什麼東西把小東西掃了出去,或者它們都混在一起了。我們只是不知道。這幫我們進一步了解它們的組成部分,所有環都是由同一種源材料組成,還是每個環的成分都不同。”

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圖注:天王星-阿爾瑪陣列拍攝(莫爾特等人,arXiv,2019年)。圖源:原文。

可能的來源包括來自衛星的沖擊噴射物,就像在木星環中所見到的;還有被行星引力捕獲的小行星,然後不知何故粉碎;行星形成過程中留下的碎片(這不太可能,因為它們被認為最多有6億年的歷史);或者理論上撞擊行星的碎片。

最可能的解釋是固體軌道物體,被撞擊或潮汐力破壞。

這還不是全部。根據之前的數據,包括2004年使用凱克天文台拍攝的近紅外圖像,天王星周圍環的組成部分與其他環不同。

“星體反照率要低得多:它們真的很暗,就像木炭一樣。” 莫爾特說:“與土星環相比,它們也非常窄。最寬的是ε環,寬度從20公裏到100公裏不等,而土星環則有數百公裏或數萬公裏寬。”

因此,即使有了令人驚歎的新照片,這些光環仍然是一個巨大的謎。但這個謎團可能很快就會有更多的線索,當詹姆斯·韋伯太空望遠鏡2021年升空時,憑借其最先進的觀測技術於,我們希望看到一些天王星的寶貴畫面。

BY: MICHELLE STARR

FY: 大恐龍龍

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