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天王星比科學家預想的更溫暖!新研究揭密冰巨星的熱能之謎

最新發表在《皇家天文學會月刊》和《地球物理研究快報》的兩篇研究指出,天王星釋放的能量比它從太陽接收到的能量多出約15%。

天王星是太陽系中最獨特的行星,它以近乎橫躺的方式自轉,這意味著每個極地會連續42年直接面對太陽,形成長達半個地球世紀的「永晝」現象。

這顆藍綠色行星的自轉方向也與眾不同,除了金星之外,它與其他行星都相反。1986年NASA航海家2號飛掠天王星時獲得的資料顯示,這顆行星內部異常寒冷,這讓科學家不得不重新思考行星形成與演化的基本理論。

NASA哥達德太空飛行中心的行星科學家艾米·西蒙博士表示:「自航海家2號飛掠後,學界普遍認為天王星沒有內部熱源。但這很難解釋,特別是與其他氣態巨行星相比時。」

研究團隊運用先進的電腦模擬技術,重新分析數十年的觀測資料後發現,天王星確實會自行產生熱能。行星的內部熱能可以透過比較它從太陽接收的能量與釋放到太空的能量來計算。

土星、木星和海王星等氣態巨行星釋放的能量都多於接收值,這表示額外的熱能來自內部,大部分是45億年前行星形成時殘留的能量。行星釋放的熱能多寡可能反映其年齡 - 相對於吸收的太陽能,釋放越少熱能通常表示行星越古老。

天王星曾因看似只釋放與接收等量的能量而與眾不同,這暗示它可能沒有內部熱源。科學家對此現象提出多種假設:可能是太陽系最古老的行星,已完全冷卻;或是曾遭受巨大撞擊(可能導致其傾斜)而散失所有熱能。

牛津大學的派翠克·歐文教授帶領團隊重新計算天王星反射的陽光量,發現它其實比過去估計的更會反射陽光。為了準確估算天王星的能量收支,研究人員開發了整合數十年地面和太空望遠鏡觀測資料的電腦模型。

這個模型考慮了影響陽光反射和熱能散失的大氣霾霧、雲層和季節變化等因素。研究顯示,天王星釋放的能量比接收的多約15%,與另一篇研究的估計值相近,證實它確實擁有內部熱源,雖然仍遠低於鄰居海王星(釋放超過接收值兩倍的能量)。

西蒙博士表示:「現在我們必須理解天王星殘留熱量的意義,並取得更精確的測量資料。」這項發現將幫助科學家更深入瞭解冰巨星的形成與演化過程。