几十年来,我们一直认为我们已经很好地掌握了。
我们最好的测量表明,倒数第二颗行星有很多特质。而最令人费解的地方之一就是它的磁场。根据 1986 年美国宇航局探测器飞越天王星时航行者 2 号进行的测量,天王星的磁层一团糟?与太阳系中的任何其他物体不同,它偏离中心且不平衡。
这已告知从那以后我们如何看待天王星,使地球的历史成为一个谜,科学家们一直在。
美国宇航局加州理工学院喷气推进实验室的空间等离子体物理学家杰米·贾辛斯基表示,只有一个问题:天王星的磁场在大多数时候可能并不活跃。
亚辛斯基和他的团队进行了一项新的分析,发现航海者二号飞越可能发生在太阳活动扰乱天王星的短暂窗口期间,观测结果与正常情况不一致。
“自从航海家二号飞越天王星以来,我们所掌握的天王星的科学图像是,它有一个极端的磁层环境。但我一直认为,也许航海家二号飞越天王星只是碰巧发生在一些奇怪的活动中,而不是像那样。一般来说,”贾辛斯基告诉 ScienceAlert。
“我开始查看天王星的太阳风数据,然后当我看到航行者 2 号在飞越之前测量到太阳风动态压力急剧增加时,我意识到磁层一定已经被压缩到其体积的 20%就在飞越发生之前,这会影响我们用航行者二号所做的发现!”
航海者 2 号对天王星及其环境的测量的重要性怎么强调也不为过。它们是迄今为止我们对地球进行的最好、最接近的观测,对于我们了解地球至关重要。天王星距离地球很远,与地球有很大不同,而且很难到达,因此勘探工作大多针对更近的目标。
但我们的太阳系并不是静态的,因此我们所做的任何观测都必须在当时发生的变幻莫测的太空天气的背景下进行解释。航海者 2 号显示的天王星磁层与我们所看到的任何东西都不同,它具有强烈的辐射带,并且等离子体比我们根据其他行星通常预期看到的要少得多。
亚辛斯基认为,在完成美国宇航局的工作后,天王星观测中可能缺少背景信息。信使研究地球的任务。
“在四年的时间里,在绕地球数千次轨道中,我们偶尔遇到了这些罕见的时刻,太阳的活动完全受到影响。侵蚀了整个磁场,”他解释道。
“这确实让我意识到,如果我们在其中一个事件中进行了观测,我们会对水星有一个非常不同的看法。那么,我们是否也可以在一个奇怪的时期观测到天王星?航海家 2 号飞越天王星只持续了五天了,所以我想我们可能在错误的时间观测到了天王星。”
这促使团队回去重新检查航行者二号在飞越天王星前一周收集的数据。研究人员赚到了大钱:在飞越发生之前,动态太阳风压力增加了 20 倍。
这意味着从太阳流出?在持续的太阳风中逸出的粒子流?研究小组估计,在飞越过程中,天王星周围的环境出现了不到 5% 的时间。
“我们知道这意味着航海者 2 号飞越是在非常特殊的情况下发生的。在我们进入磁层之前的几天里,磁层会被压缩到其原始体积的 20% 左右,这会增加活动和动力,”贾辛西说道。
“我对发生这样的事感到惊讶,但也有一个清晰的时刻,突然之间,所有奇怪的 Voyager 2 测量结果对我来说终于有意义了。”
如果太阳风以正常速度流动,那么天王星的磁场看起来更像太阳系其他气态巨行星的磁场,,和海王星。
这是一个具有多重意义的发现。其一,我们可能需要重新思考天王星的运作方式。根据航海家二号的测量,科学家们推测天王星内部产生磁场的地方在太阳系中是独一无二的。这一假设可能需要修改。
一次短暂的飞越永远无法提供足够的数据来完全了解行星的运作方式。科学家们一直在推动一种和海王星;这将为我们提供确认贾辛斯基和他的团队的发现所需的数据,并了解更多信息,不仅是关于天王星,还有它的卫星系统。
“磁层的剧烈挤压可能会将所有的水赶出系统,并在航海者 2 号到达之前消除卫星上的任何活动证据,从而改变我们从飞越中获得的发现。如果航海者 2 号到达一周早些时候它会观察到完全不同的磁层环境,”贾辛斯基告诉 ScienceAlert。
“它只是显示了这个系统的真正动态。这是一个如此神秘的星球。我们确实需要回到那里并进一步探索它。”
该研究发表于自然天文学。