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1986年1月24日，NASA的旅行者2號探測器靠近天王星，這是人類歷史上第一次有探測器如此近距離研究這顆冰巨星。最近的時候，旅行者2號距離天王星僅有8萬公里多一點，在這個絕佳的位置上，旅行者2號給我們傳回了大量珍貴的科研資料。這些資料，讓科學家取得了很多新的發現，比如天王星的磁場、新發現的2個光環…… 盡管旅行者2號并沒有做過多的停留，在探測了45個小時后就繼續飛向下一站，但它留下的寶貴資料，直到今天依然具有重要的參考價值。34年后，NASA科學家在回顧這些資料的時候，又發現了天王星的一個秘密。 他們發現，在天王星上可能存在著一個巨大的氣泡，正在泄漏它的大氣層，把氣體排放到宇宙空間中。 在此之前，科學家就對這些數據進行過分析和研究，不過僅使用了相對粗略的視圖。最近，戈達德太空飛行中心的空間物理學家吉娜·迪布拉喬等人不僅重新審視了這些數據，不過每隔2秒鐘就進行一次分析。通過他們的細心研究，果然讓過去那些科學家錯過的一項秘密暴露了出來。 在這些數據的微小波動中，隱藏著一個更巨大的現象——一個等離子氣泡。我們現在知道，等離子態是高于固液氣之上的物質第四態。不過，在1986年的時候，科學家對于等離子體的了解還比較有限。 吉娜等人發現，天王星的這個等離子氣泡是一個巨大的等離子態結構，其中的粒子非?；靵y。它們圍繞著天王星進行運動，在磁尾的位置形成一個尖狀的結構并脫離天王星。這個路徑簡單來說，大概就是水滴的形狀。換句話說，天王星的氣體正在逃逸到宇宙空間——冰巨星在泄氣！ 那么，這個等離子氣泡是怎么產生的呢？ 科學家介紹，這是由于天王星的磁場造成的。行星的磁場很奇怪，總體上來說，磁場可以保護行星，防止行星的大氣層被太陽風給裹挾走?？墒?，另一方面，行星的磁場自己也會變成大氣逃逸的“兇手”。當磁場線發生纏結的時候，就會導致氣體的外逸。 這種情況，并不是天王星所特有的，金星、火星、甚至包括我們地球，都有氣體外泄的現象。吉娜表示：火星就是一個活生生的例子，它曾經也有濃密的大氣層，以及相當的水分。不過經歷了40億年的氣體外泄，絕大部分都逃逸到宇宙空間，它就變成了今天的模樣（大氣密度只有地球的1%）。 導致它們的氣體逃逸的原因，也是等離子氣泡。因此，在此之前，科學家們也在這些行星上研究過這種結構。不過，由于天王星和海王星的資料太少，所以一直沒有發現。 這種情況，在天王星上又有特別之處，那就是天王星的自轉軸。我們知道，天王星的自轉軸傾角為98°，接近于直角。因此，從宇宙空間上看，天王星幾乎是躺著公轉的。而它的磁場也非常詭異，和它的自轉軸以及公轉軌道都有較大的夾角。 如下圖所示，黃色箭頭是太陽的方向，深藍色的箭頭是它的自轉軸，淺藍色箭頭則是它的磁軸。 它的磁軸和自轉軸有一個60°的夾角，因此它的磁場也像上圖展示的一樣，呈現出“擺動”的狀態。因此，想要給天王星的等離子氣泡建模，是一件非常困難的事。我們目前所知的，就是這個氣泡是圓柱體的形狀，直徑大約為40萬公里，長度大約為20.4萬公里。 如果我們想對天王星的等離子氣泡進行研究，恐怕就要發射一個專門的探測器了。我們前幾天說過，經過30多年的空檔期，人們對于重返天王星還是充滿期待的。不過，由于木星的引力彈弓效應，下一次前往天王星的窗口期大約是10年后，如果錯過，還要再等很久。 而目前來說，科學家也只能勉強通過旅行者2號的陳年數據繼續進行分析，得到為數不多的一點點可憐的數據。可是，旅行者2號提供的數據的確少得可憐，與等離子氣泡相關的數據，僅僅有60秒。因此，短期之內，恐怕我們很難破解天王星的等離子氣泡之謎。 科學家之所以對等離子氣泡充滿好奇，就在于它可以改變行星的大氣結構。一旦大氣結構發生了變化，就意味著這顆行星整體上都在改變。因此，了解等離子氣泡對行星大氣的影響，是掌握行星演化趨勢的一大要素。 雖然我們目前不知道這種氣體逃逸究竟會怎樣發展下去、帶來其他影響，但基本可以確定，地球的氣體至少在10億年內不會完全逃逸。這對我們來說，也算是一個好消息了。 |
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