NASA 的旅行者2 號（Voyager 2）數十年前飛越天王星，加深了科學家對這顆行星的了解，但也帶來了一些無法解釋的怪事，最近的一次數據挖掘提供了答案。

這張天王星影像來自美國太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡上的近紅外線相機（NIRCam），以全新的清晰度展示了天王星及其星環。 韋伯望遠鏡拍攝到了天王星季節性的北極蓋，包括明亮的白色內蓋和極蓋底部的暗道。 天王星暗淡的內環和外環在這幅圖像中也清晰可見，包括難以捉摸的Zeta環–最靠近天王星的極其暗淡和瀰漫的環。 圖片來源：NASA、ESA、CSA、STScI

1986年，旅行者2號（Voyager 2）飛越天王星時，正趕上天王星因獨特的太空天氣而出現罕見的磁場異常，這影響了天王星磁層的行為，為了解天王星強烈的輻射帶提供了新的視角，並暗示了天王星衛星上的潛在活動。

1986 年，美國國家航空暨太空總署的旅行者2 號太空船歷史性地飛越了天王星，為科學家們提供了第一次–也是至今唯一一次–近距離觀察這顆獨特的外行星的機會。 在飛越過程中，旅行者2 號發現了新的衛星和星環，但也揭開了令人困惑的謎團。 天王星周圍的高能量粒子的行為方式打破了科學家對磁場如何捕捉粒子輻射的理解，從而使天王星成為太陽系中一個不尋常的案例。

這張藝術家概念圖的第一幅描繪了天王星磁層（其保護氣泡）在美國宇航局旅行者2 號飛越之前的表現。 第二幅圖顯示，在1986 年飛越天王星期間，天王星出現了一種不尋常的太陽氣象，使科學家對磁層的觀察出現了偏差。 圖片來源：NASA/JPL-Caltech

現在，新的研究分析了38 年前飛越天王星的數據，揭開了這個謎團，發現這很可能是個宇宙巧合造成的。 就在旅行者2 號飛越天王星的前幾天，一次不尋常的空間天氣事件壓縮了天王星的磁層，大大改變了這顆行星的磁場，創造了旅行者2 號觀測到的獨特條件。

“如果旅行者2號早幾天到達，它就會在天王星上觀測到完全不同的磁層，”美國宇航局噴氣推進實驗室的傑米·賈辛斯基（Jamie Jasinski）說道。他是11月11日發表在《自然·天文學》上的新論文的主要作者。 “飛船在天王星上觀測到的條件只有大約4%的時間會出現。”

美國國家航空暨太空總署的旅客2 號探測器在1986 年飛越天王星時捕捉到了這張影像。 利用這次任務的數據進行的新研究表明，在飛越天王星期間發生了太陽風事件，從而揭開了天王星磁層的神秘面紗。 資料來源：NASA/JPL-Caltech

磁層是具有磁核和磁場的行星（包括地球）周圍的保護氣泡，保護它們不受太陽風中電離氣體或等離子體噴流的影響。 了解更多有關磁層如何運作的資訊對於了解我們自己的星球以及太陽系內外那些鮮有人問津的角落非常重要。

這就是科學家渴望研究天王星磁層的原因，1986 年旅人2 號的數據讓他們大惑不解。 在這顆行星的磁層內部有一個電子輻射帶，其強度僅次於木星的臭名昭著的殘酷輻射帶。 但顯然沒有能量粒子源為這些活躍的輻射帶提供能量；事實上，天王星磁層的其他部分幾乎沒有等離子體。

等離子體的消失也讓科學家感到困惑，因為他們知道磁泡中的五顆主要天王星衛星應該會產生水離子，就像其他外行星周圍的冰衛星一樣。 他們的結論是，這些衛星一定是惰性的，沒有持續的活動。

太陽風穿越太陽系資訊圖。 資料來源：美國國家航空暨太空總署戈達德太空飛行中心/Mary Pat Hrybyk-Keith

那麼，為什麼沒有觀測到等離子體？ 新的數據分析指向太陽風。 當來自太陽的等離子體撞擊和壓縮磁層時，很可能將等離子體趕出系統。 太陽風事件也會短暫增強磁層的動力，透過向磁帶注入電子來為磁帶提供能量。

這些發現對天王星的五顆主要衛星來說可能是個好消息：畢竟它們中的一些衛星可能還在進行地質活動。 研究人員說，有了暫時消失的等離子體的解釋，這些衛星實際上可能一直在向周圍的氣泡中噴射離子，這一點很有可能。

行星科學家們正在集中精力加強他們對神秘天王星系統的了解，美國國家科學院的2023年行星科學和天體生物學十年調查將天王星系統列為NASA未來任務的優先目標。

JPL的琳達-斯皮爾克（Linda Spilker）是旅行者2號（Voyager 2）任務的科學家之一，在1986年天王星飛越期間，她目不轉睛地盯著圖像和其他數據。 她還記得當時的期待和興奮，這事件改變了科學家對天王星系統的看法。

“這次飛越充滿了驚喜，我們一直在尋找對其不尋常行為的解釋。” 斯皮爾克說：”旅行者2 號測量到的磁層只是一個時間快照。這項新工作解釋了一些明顯的矛盾，它將再次改變我們對天王星的看法。

旅行者2 號現在位於星際空間，距離地球將近130 億英里（210 億公里）。

編譯自/ ScitechDaily