哈伯望遠鏡20年追蹤：天王星大氣層驚現季節性變化

天王星是太陽系第七顆行星，體積排名第三、質量第四，與海王星同屬「冰巨星」類別。這顆以希臘天空之神命名的奇特行星，正透過哈伯太空望遠鏡長達20年的觀測，向人類展現其令人驚嘆的大氣層變化。

自1990年發射以來，哈伯望遠鏡已持續運作超過30年，成為研究遙遠冰巨星的重要工具。天文學家透過長期觀測發現，天王星大氣層會隨著季節產生顯著變化。這些發現不僅增進我們對太陽系的理解，更有助於研究類似大小的系外行星。

這項突破性研究由亞利桑那大學的Erich Karkoschka與威斯康辛大學的Larry Sromovsky、Pat Fry共同領導。團隊利用哈伯的太空望遠鏡成像光譜儀(STIS)，詳細記錄了2002至2022年間天王星大氣層的變化。

與1986年航海家2號拍攝的單調藍綠色球體相比，哈伯的長期觀測揭示了更複雜的大氣結構。天王星大氣主要由氫和氦組成，含有少量甲烷及微量水和氨。其中甲烷吸收太陽紅光，賦予天王星獨特的淡藍色調。

研究團隊在20年間進行四次關鍵觀測（2002、2012、2015、2022年），發現甲烷在兩極區域明顯減少，且這種分佈模式相當穩定。但令人驚訝的是，隨著2030年北半球夏至的接近，北極區域的氣溶膠和霧霾結構顯著增亮。

天王星公轉週期長達84個地球年，因此20年的觀測僅涵蓋北半球春季。資料顯示，在此期間天王星大氣呈現複雜的環流模式：極區出現下沉氣流，其他區域則有上升氣流。

研究團隊透過多種方式分析觀測結果。可見光影像顯示，隨著季節變化，南極區（左側）逐漸變暗進入冬季陰影，而北極區（右側）則因夏季臨近而明顯增亮。假色合成影像更清楚呈現甲烷和氣溶膠的分佈變化，其中紅色區域代表幾乎不含甲烷的平流層邊緣。

特別值得注意的是，北極區氣溶膠濃度在觀測期間急遽增加，從早春時期的極暗轉變為近年來的極亮。這顯示太陽輻射會顯著影響天王星大氣中的霧霾結構。與此同時，兩極區域的甲烷消耗量則始終維持在高水平。

隨著天王星逐漸接近北半球夏季，天文學家將持續觀測其大氣變化。這項研究不僅拓展了我們對冰巨星的認識，也為系外行星研究提供重要參考。哈伯望遠鏡憑藉其卓越解析度和先進儀器，持續為人類揭開宇宙的神秘面紗。