美国宇航局的科学家们在几十年前的旅行者2号数据中发现了关于冰质巨行星天王星的秘密

天王星航天家2宇宙飞船

Voyager 2在1986年1月14日接近地球天王星时拍摄了这张图片。地球的朦胧蓝色是由于其大气中的甲烷,这吸收了红色的光波长。信用:NASA / JPL-CALTECH

冰巨人天王星似乎正在向太空中流失一些大气,可能是被行星的磁场吸走了。

在它的太阳系之旅开始的八年半里,美国宇航局美国的“旅行者2号”宇宙飞船已经准备好迎接另一次相遇。那是1986年1月24日,不久它将遇到神秘的第七颗行星——冰冷的天王星。

在接下来的几个小时内,Voyager 2在Uranus的云顶50,600英里(81,433公里)范围内,收集了透露两个新戒指的数据,11个新的MOONS和温度低于353度华氏温度(减去214度摄氏)。DataSet仍然是我们用行星制成的唯一的上限测量。

三十年后,科学家们重新检查了这些数据,发现了另一个秘密。

34年前,整个太空物理学界都不知道,旅行者2号飞过了一个等离子体,一个巨大的磁泡,它可能已经把天王星的大气层带到了太空。这一发现发表在地球物理研究字母,提出了关于火星独一无二的磁场环境的新问题。

一个不稳定的磁怪球

整个太阳系上的行星大气都泄漏到太空中。氢气弹簧金星加入太阳风,连续的粒子流逃离太阳。木星土星弹出其电荷的空气的球。即使是地球的大气泄漏。(别担心,它还会再存在10亿年左右。)

这种影响在人类的时间尺度上是微小的,但只要时间足够长,大气逃逸就能从根本上改变一颗行星的命运。举个例子,请看火星

“火星曾经是一个潮湿的星球,”NASA的戈达德太空飞行中心和火星氛围的项目科学家的空间物理学家吉娜Dibraccio说,“火星氛围”和“挥发性演变”或“Maven使命”。“它随着时间的推移” - 40亿多年来到空间 - “成为我们今天看到的干燥星球。”

天王星磁场

更多的秘密
显示天王星磁场的GIF动画。黄色箭头指向太阳,淡蓝色箭头指向天王星的磁轴,深蓝色箭头指向天王星的旋转轴。来源:美国国家航空航天局/科学可视化工作室/汤姆·布里奇曼

大气逃生由行星的磁场驱动,这既可以帮助和阻碍该过程。科学家认为磁场可以保护行星,抵消太阳风的大气剥离。但他们也可以为逃生创造机会,就像巨大的球体从土星和木星缠绕时磁场线变缠结。无论哪种方式,要了解大气如何变化,科学家都密切关注磁性。

这是天王星的一个原因是一个神秘的原因。Voyager 2的1986年Flyby透露了行星的磁怪异。

“结构,它移动的方式......,”Dibraccio说,“天王星真的独自一人”。

与太阳系的其他行星不同的是,天王星几乎可以完美地侧身旋转——就像烤着烤肉的猪——每17个小时转一次桶。它的磁场轴与自转轴之间的距离为60度,因此当行星自转时,它的磁层——由其磁场形成的空间——就像一个扔得不好的足球一样摇摆不定。科学家们仍然不知道如何建立模型。

这个奇怪的是Dribraccio和她的Coauthor Dan Gershman,一个戈达德太空物理学家,该项目。两者都是团队的一部分,为“冰巨人”天王星和冰巨人“和海王星他们在寻找谜团来解决。

天王星的奇怪磁场,上次测量了30多年前,似乎是一个很好的开始。

因此,他们下载了旅行者2号的磁力计读数,该读数在宇宙飞船飞过天王星时监测天王星附近磁场的强度和方向。在不知道会发现什么情况下,他们比之前的研究更近距离地研究,每1.92秒绘制一个新的数据点。平滑的线条被锯齿状的尖峰和凹陷所取代。就在那时,他们看到了它:一个小的曲折与一个大的故事。

“你认为这可能是......一个血浆吗?”Gershman问Dibraccio,瞄准了褐色。

在旅行者2的飞行时鲜为人知,卑微的血浆被认为是行星丢失质量的重要方式。这些巨大的气泡等离子体或电气化的气体,从行星磁靶的末端捏掉 - 其磁场的一部分像帆板一样吹回。有足够的时间,逃逸的纤维素可以从行星的大气中排出离子,从根本上改变其组成。

他们在地球和其他行星中被观察到,但没有人检测到天王星的血浆。

Dibraccio通过她的处理管道运行数据,结果回来了干净。“我认为这绝对是,”她说。

泡沫逃脱了

Plasmoid Dibraccio和Gershman发现仅仅是60秒的航天家25小时航天飞机。它显示为磁力计数据中的快速上下衬布。“但如果你把它绘制在3D中,它看起来像一个圆筒,”Gershman说。

将他们的结果与木星、土星和水星观测到的等离子体相比较,他们估计圆柱形的等离子体至少有12.7万英里(20.4万公里)长,大约25万英里(40万公里)宽。和所有的行星等离子体一样,它充满了带电粒子——大部分是电离氢,作者相信。

从疟原虫内部读数 - 随着航行者2通过它飞过它 - 暗示它的起源。虽然一些纤维素具有扭曲的内磁场,Dibraccio和Gershman观察了光滑,闭合的磁环。这种环状纤维醇通常形成为其大气的纺丝行星旋转到空间的旋转阶段。“离心力接管,疟原虫挤压,”格尔赫曼说。根据他们的估计,像那个这样的疟原虫可以占天王星的15%和55%的大气质量损失,比木星或土星更大的比例。这可能是天王星的主导方式,使其气氛变为空间。

等离子体逃逸是如何随时间改变天王星的?仅凭一组观察结果,很难说。

“想象一下,如果一个航天器飞过这个房间并试图表征整个地球,”Dibraccio说。“显然,它不会向你展示撒哈拉或南极洲的样子。”

但结果有助于关注地球的新问题。剩下的神秘是抽奖的一部分。“这就是为什么我爱行星科学,”Dibraccio说。“你总是去某个你真正知道的地方。”

参考:Gina A. DiBraccio和Daniel J. Gershman的《旅行者2号对天王星等离子体运输的限制》,2019年8月9日,地球物理研究字母
DOI:10.1029 / 2019GL083909

双航宇宙飞船由美国宇航局的喷射推进实验室建造并继续进行。JPL.是帕萨迪纳的CALTECH的部门。Voyager任务是NASA Heliophysics系统天文台的一部分,由华盛顿科学任务局的Heliophysics部门赞助。

4评论关于“NASA科学家在几十年前的旅行者2号数据中发现了关于冰巨天王星的秘密”

  1. 天王星屁。太容易了。但在这些奇怪的时候......天王星屁是我们所需要的。

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