航海家2號飛掠天王星：一場宇宙巧合下的磁層誤會

1986年，美國國家航空暨太空總署（NASA）的航海家2號太空船飛掠天王星，讓科學家首次近距離窺探這顆冰巨行星。除了發現新的衛星和行星環之外，科學家們還面臨著令人費解的新謎團：天王星周圍的高能粒子，完全顛覆了他們對磁場如何捕獲粒子輻射的理解。根據一項新研究，這個特殊謎團的源頭竟是一個宇宙巧合：原來在航海家2號飛掠的前幾天，天王星受到了一種不尋常的太空天氣影響，致使行星的磁場被壓扁，其磁層也大幅壓縮。

行星磁層，也就是行星周圍受其磁場主導的區域，會影響行星周遭的環境，瞭解其特性對太空任務的規劃至關重要。

航海家2號飛掠天王星時，發現其磁層十分獨特，呈現出強烈的不對稱性，似乎缺少等離子體（其他行星磁層的常見元素），且有異常強烈的高能電子帶。

從那一次的測量所得到的這些特性，一直被用作了解天王星磁場的基礎，但若不藉助複雜的物理學知識，這些異常現象很難解釋清楚。

美國航太總署噴射推進實驗室的研究員傑米·賈辛斯基博士表示：「如果航海家2號早幾天抵達，它所觀測到的天王星磁層將會完全不同。」

「太空船看到的天王星磁層狀態，只在大約4%的時間裡出現。」

賈辛斯基博士和同事重新分析了航海家2號飛掠前的資料，發現探測器遇上天王星時，正值太陽風強烈活動期間，在此期間，太陽大氣層釋放出一股帶電粒子流。

這使得天王星的磁層受到壓縮，處於一種只在4%的時間裡出現的狀態。

在這種狀態下，磁層中沒有等離子體，卻有高度激發的電子輻射帶。

研究作者指出，由於天王星處的太陽風存在變化，在太陽活動極小期間，可能存在兩種磁層週期。

此外，天王星最外層的主要衛星泰坦妮亞和歐伯倫，極有可能在磁層之外執行，這或許能讓科學家在不受磁層幹擾的情況下，探測衛星的地下海洋。

同樣來自美國航太總署噴射推進實驗室的琳達·斯皮爾克博士稱：「1986年的那次飛掠充滿了驚喜，我們一直在尋找其異常表現的原因。」

「航海家2號所測量到的磁層，只是一個瞬間的快照。」

「這項新研究解釋了一些明顯的矛盾之處，它將再次改變我們對天王星的看法。」

這些研究成果今日發表於《自然天文學》期刊。

J.M. Jasinski等人的研究論文《航海家2號飛掠期間天王星磁層的異常狀態》釋出於2024年11月11日，doi: 10.1038/s41550-024-02389-3 。