1986 年，当 NASA 的航行者 2 号宇宙飞船飞越天王星时，科学家们首次近距离观察了这颗冰巨行星。除了新卫星和新环的发现之外，科学家们还面临着令人困惑的新谜团：天王星周围的高能粒子违背了他们对磁场如何捕获粒子辐射的理解。根据一项新的研究，这个特殊谜团的根源是一个宇宙巧合：事实证明，在航海者 2 号飞越天王星之前的几天里，天王星受到了一种不寻常的太空天气的影响，这种天气挤压了行星的磁场，极大地压缩了它的磁层。
这位艺术家概念图的第一幅图描绘了 NASA 航行者 2 号飞越之前天王星磁层的表现；第二幅图显示了 1986 年飞越期间发生的一种不寻常的太阳天气，使科学家对磁层有了倾斜的看法。图片来源：NASA / JPL-Caltech。
行星磁层（行星周围由其磁场主导的区域）影响行星周围的环境，了解其特性对于任务规划至关重要。
航海家二号飞越天王星时发现了一个独特的磁层，它非常不对称，似乎缺乏等离子体（其他行星磁层的常见元素），并且具有异常强烈的高能电子带。
此后，这一单一测量的特征被用作理解天王星磁场的基础，但如果没有复杂的物理学，这些异常现象很难解释。
“如果航海者 2 号早几天抵达，它就会在天王星观测到完全不同的磁层，”美国宇航局喷气推进实验室的研究员杰米·贾辛斯基 (Jamie Jasinski) 博士说。
“飞船看到天王星的情况只有大约 4% 的时间发生。”
Jasinski 博士和同事在飞越之前重新分析了航海者 2 号的数据，发现探测器在一次强烈的太阳风事件后与天王星相遇，在此期间，一股带电粒子流从太阳的大气层中释放出来。
这压缩了天王星磁层，使其处于仅在 4% 的时间出现的状态。
在这种状态下，磁层中没有等离子体，但有高度激发的电子辐射带。
作者认为，由于天王星太阳风的变化，太阳极小期期间可能存在两个磁层周期。
此外，天王星最外层的主要卫星二氧化钛和天王星在磁层之外运行的可能性可能非常低，这可能使科学家能够在不受磁层干扰的情况下探测地下海洋。
“1986 年的飞越充满了惊喜，我们正在寻找其异常行为的解释，”同样来自 NASA 喷气推进实验室的 Linda Spilker 博士说。
“航行者 2 号测量的磁层只是时间的快照。”
“这项新工作解释了一些明显的矛盾，它将再次改变我们对天王星的看法。”
这发现今天发表在杂志上自然天文学.
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J·M·贾辛斯基等人。旅行者 2 号飞越期间天王星磁层的异常状态。纳特·阿斯特朗，2024 年 11 月 11 日在线发布；号码：10.1038/s41550-024-02389-3
