天王星的熱度超乎想像

行星的熱量來源主要有三種：其組成部分的引力勢能、放射性元素以及太陽的熱量。最初，引力勢能讓行星變得非常炙熱，使我們能夠觀測到數光年外的年輕行星，但經過40多億年後，這種熱量已大部分消散。另外兩種熱量來源的平衡則取決於行星所含放射性同位素的多寡以及與太陽的距離。

「航海家」任務揭示了天王星與其他三顆氣態巨行星之間的明顯差異。與其他行星不同，天王星似乎除了反射陽光外，沒有多餘的熱量，這表明其放射性同位素含量極少。由於天王星和海王星在大多數方面都非常相似，這一差異令人驚訝，而與木星和土星的比較則顯示，天王星才是那個異常的存在。

自那以後，我們再也沒有重返天王星，但地球和軌道上的望遠鏡技術已經進步到足以讓我們重新審視這顆行星。牛津大學的Patrick Irwin教授及其團隊利用2000年至2009年間哈勃太空望遠鏡、夏威夷的北雙子座望遠鏡和NASA紅外望遠鏡設施的觀測資料進行研究。他們還考慮到天王星當時接近春分，而非航海家探測器經過時的夏至。

由休斯頓大學研究生Xinyue Wang領導的團隊則從20世紀中葉的觀測資料開始，並加入了更多先進儀器的資料，推算出整個84年的軌道週期。兩支團隊都得出結論，要麼航海家2號的測量有誤（這幾乎是異端想法），要麼它恰好在一個不尋常的時間經過天王星，導致行星科學家得出了錯誤的結論。已有證據表明，這可能與天王星的其他特徵有關，因此這一結論或許有其道理。

無論如何，「天王星並不像我們想像的那麼奇怪，」Irwin告訴《科學新聞》。兩支團隊都認為天王星向太空反射的熱量比航海家報告的要多，這意味著其內部存在熱源。兩支團隊在過剩熱量的估計上略有不同——一支團隊認為是12.5%，另一支則認為是15%，但誤差範圍重疊，因此他們實際上是一致的。

這些過剩熱量的估計仍然遠低於其他巨行星——海王星產生的內部熱量如此之多，以至於它輻射的熱量是接收的兩倍多，而木星和土星也接近這一水平。「天王星仍然是一個異類，」Irwin告訴《科學新聞》。

造成這一現象的原因尚不清楚，但可能與被認為將天王星撞倒的碰撞有關。天王星的極端軸向傾斜增加了其輻射熱量的季節性變化，這也是Wang的團隊選擇對整個軌道週期進行估計的原因。

Wang及其團隊表示：「根據最近的十年調查建議，天王星旗艦任務將提供關鍵的觀測資料，以解決更多未解之謎並增進我們對這顆神秘冰巨星的瞭解。」但在美國當前的科學環境下，這一任務能否實現尚存疑問。從木星獲得重力助推的機會將大大降低任務的成本和時間，但這需要在2032年發射，因此需要盡快做出決定。

相關論文的預印本可在arXiv.org上找到，連結分別為這裡和這裡。

[H/T 《科學新聞》]