哈伯望遠鏡驚奇發現：天王星四大衛星表面之謎

最新研究顯示，天文學家利用NASA/ESA的哈伯太空望遠鏡，試圖探測天王星磁場與其四大衛星（愛麗兒、烏姆柏裡厄爾、泰坦妮亞、歐伯龍）表面的互動作用。原先預期這些潮汐鎖定衛星的「前導面」會比「後隨面」更為明亮，因為後隨面會受到天王星磁層中帶電粒子（如電子）的輻射暗化效應影響。然而觀測結果卻顯示，外側兩顆衛星的前導面反而出現明顯暗化現象，完全顛覆科學家預期。

這張韋伯望遠鏡影像顯示天王星與其27顆已知衛星中的6顆（大多數衛星因體積過小且亮度不足，在短曝光影像中難以辨識）。影像來源：NASA/ESA/CSA/STScI/J. DePasquale, STScI。

愛麗兒、烏姆柏裡厄爾、泰坦妮亞和歐伯龍均被天王星潮汐鎖定，永遠以同一面朝向這顆氣態巨行星。

衛星公轉方向的前方稱為「前導半球」，而後方則稱為「後隨半球」。理論上，沿磁力線移動的帶電粒子主要會撞擊衛星的後隨面，導致該半球顏色變深。

「天王星本身就是個特例，因此磁場與衛星間的互動作用程度始終難以確定。」約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的理查·卡特萊特博士解釋道，「首先，它的自轉軸傾斜角度高達98度，意味著它幾乎是側躺在軌道平面上，以極緩慢的速度完成長達84個地球年的公轉週期。」

「航海家2號飛掠時觀測到，天王星磁層與衛星軌道平面存在約59度的夾角，這使得磁場分佈更加複雜。」

由於天王星及其磁力線的旋轉速度遠快於衛星公轉，磁力線會持續掃過這些衛星表面。若磁層確實與衛星產生互動作用，帶電粒子理應優先撞擊後隨半球。這些粒子與宇宙射線不僅會使四大衛星的後隨面變暗，還可能促成衛星表面二氧化碳的生成。

令人意外的是，研究團隊發現內側的愛麗兒與烏姆柏裡厄爾在紫外線與可見光波段中，前導面與後隨面的亮度竟幾乎相同。更反常的是，外側的泰坦妮亞與歐伯龍反而出現前導面比後隨面更暗且偏紅的現象。

研究團隊推測，這可能源自天王星不規則衛星釋放的宇宙塵埃。這些軌道離心率高的小天體不斷遭受微隕石撞擊，噴濺出的塵埃物質經數百萬年漂移後，最終被外側兩顆大型衛星的前導面攔截——就像行駛中的汽車擋風玻璃沾滿蟲屍般。

「我們在土星系統甚至木星系統都觀察到類似現象。」太空望遠鏡科學研究所的布萊恩·霍勒博士指出，「這是首次發現天王星衛星間也存在物質交換的證據。」卡特萊特博士則驚嘆：「這完全出乎意料，但資料總能帶來驚喜！」

這些發現暗示天王星磁層可能比想像中更為靜態，或是其作用機制遠較現有模型複雜。要解開這個天文之謎，尚需對天王星磁層與衛星系統展開更深入的探測。