哈伯望遠鏡揭密：天王星大氣層的季節變化與甲烷分佈之謎

歷時20年的哈伯觀測計畫，為我們揭開了這顆遙遠冰巨行星的大氣動態奧秘，這些珍貴資料將成為研究類似系外行星的重要參考。

哈伯太空望遠鏡的STIS儀器在20年間對天王星進行了四次關鍵觀測（2002、2012、2015和2022年），完整記錄了這顆奇特行星的季節變化。觀測資料顯示，隨著南極區（左側）逐漸進入冬季陰影而變暗，北極區（右側）則因接近北半球夏季而明顯增亮。

第一排的可見光影像呈現了業餘望遠鏡中天王星的真實色彩。第二排的偽色影像則結合了可見光與近紅外線觀測，色彩與亮度反映了甲烷與氣溶膠的分佈狀況——這正是2002年STIS首度對準天王星前無法區分的關鍵資料。圖中綠色區域甲烷含量低於藍色區域，而邊緣的紅色區域則幾乎完全沒有甲烷存在。

第三、四排影像透過1,000種不同波長的分析，揭示了氣溶膠與甲烷的緯度結構。第三排亮區代表雲量較多，第四排亮區則顯示甲烷耗竭現象。值得注意的是，中低緯度的氣溶膠與甲烷分佈在20年間保持穩定，但極區卻呈現劇烈變化：北極氣溶膠在早春時呈現極暗狀態，近年卻轉為異常明亮；同時，隨著日照減少，邊緣氣溶膠也逐漸消散，證實太陽輻射會影響天王星的大氣霧霾結構。

這顆直徑約為地球4倍的冰巨行星，擁有以氫氦為主、含少量甲烷的大氣層，使其呈現獨特的藍綠色調。與1986年航海家2號拍攝的單調影像相比，哈伯望遠鏡記錄了2002至2022年間豐富的季節變化。研究團隊發現，與土星和木星不同，天王星的甲烷分佈極不均勻——兩極區域持續呈現明顯的甲烷耗竭現象。

由於天王星公轉週期長達84個地球年，研究期間僅觀測到其北半球春季的變化。科學家指出：「哈伯資料顯示天王星存在複雜的大氣環流模式，甲烷分佈資料表明極區有下沉氣流，而其他區域則有上升氣流。」這些發現將幫助我們更深入理解這顆「躺著轉」的奇特行星，其磁場不僅偏離中心，更與自轉軸呈60度傾角。