天王星极光的发现为可居住的冰冷世界提供了线索

哈耶萨鲁亚源

2006年天王星北部红外极光的艺术表现(用红色标记)。较暗的红色位置表示确认的极光位置，较暗的红色用来标记可能的极光位置。鸣谢:美国航天局、欧空局和M. Showalter

（）据莱斯特大学：莱斯特大学的天文学家首次证实了寒冷的天王星外部行星上存在红外极光。

这一发现可以揭示太阳系行星磁场背后的奥秘，甚至可以揭示遥远的世界是否有生命存在。

自1992年开始调查以来，由科学技术设施委员会(STFC)支持的科学家小组已经获得了天王星红外(IR)极光的第一次测量结果。虽然天王星的紫外线(UV)极光自1986年就被观测到了，但是直到现在还没有观测到红外线极光的确认。科学家的结论已经发表在《自然天文学》杂志上。

冰巨人天王星和海王星是我们太阳系中不寻常的行星，因为它们的磁场与它们自转的轴不一致。虽然科学家们还没有找到对此的解释，但线索可能就在天王星的极光中。

极光是由高能带电粒子引起的，这些粒子通过行星的磁场线向下聚集并与行星的大气层碰撞。在地球上，这一过程最著名的结果是南北极的奇观。在天王星这样的行星上，大气主要是氢和氦的混合物，这种极光将发出可见光谱以外的光，波长如红外线(IR)。

该团队使用凯克II望远镜，通过分析行星发出的特定波长的光来进行红外极光测量。由此，他们可以分析这些行星发出的光(称为发射线)，类似于条形码。在红外光谱中，被称为H3+的带电粒子发出的线的亮度会根据粒子的冷热以及这一层大气的密度而变化。因此，这些线条就像是地球内部的温度计。

他们的观察揭示了天王星大气中H3+密度的明显增加，而温度变化很小，这与红外极光的存在引起的电离一致。这不仅有助于我们更好地了解我们太阳系外围行星的磁场，还可能有助于识别适合生命存在的其他行星。

主要作者艾玛·托马斯是莱斯特大学物理和天文学院的博士生，他说:“包括天王星在内的所有气态巨行星的温度都比模型预测的温度高出数百开尔文/摄氏度，如果只是被太阳加热，这给我们留下了一个大问题，这些行星怎么会比预期的温度高这么多？一种理论认为，充满能量的极光是造成这种情况的原因，它产生热量，并将热量从极光推向磁赤道。”

“迄今为止发现的大多数系外行星都属于亚海王星类，因此在体积上与海王星和天王星相似。这也可能意味着相似的磁场和大气特征。通过分析与天王星磁场和大气直接相关的天王星极光，我们可以预测这些世界的大气和磁场，从而预测它们是否适合生命。”

“本文是天王星30年极光研究的高潮，最终揭示了红外极光，并开始了该行星极光研究的新时代。我们的结果将继续拓宽我们对冰巨极光的知识，并加强我们对太阳系、系外行星甚至我们自己星球的行星磁场的了解。”

这些结果还可能让科学家们了解地球上一种罕见的现象，即北极和南极交换半球位置，这被称为地磁反转。

艾玛补充说，“我们对这一现象没有太多的研究，因此不知道这将对依赖地球磁场的系统产生什么影响，如卫星、通信和导航。然而，由于旋转轴和磁轴的独特错位，这个过程每天都在天王星发生。对天王星极光的持续研究将提供数据，说明当地球展示未来磁极逆转时，我们可以预期什么，以及这对其磁场意味着什么。”