天文学家首次利用凯克 II 号望远镜的数据，探测到了行星 天王星 上存在红外极光。这一发现可能会揭示我们太阳系行星 磁场 的一些未知特性。它还可以帮助解释为什么这颗离太阳如此遥远的行星比应有的温度要高。相关研究结果发表在 10 月 23 日的《自然天文学》杂志上。
[相关：天王星的名字来源于一位非常严肃的权威人士。]
位于夏威夷的 凯克天文台 的 NIRSPEC (近红外光谱仪) 设备，在 2006 年收集了 6 小时的天王星观测数据。研究作者仔细研究了 224 张图像，寻找一种特定粒子——电离的三原子氢或 H3+ 的迹象。他们在带电粒子碰撞后的数据中发现了 H3+ 的证据。这种发射在天王星的北磁极产生了红外极光。图像本身是叠加在哈勃太空望远镜拍摄的天王星图像上的红外极光的艺术渲染图。
天王星的极光与地球的极光
天王星上的极光 是由太阳的带电粒子与行星磁场相互作用引起的，这与地球上的情况相同。这些粒子沿着磁力线被引导至磁极。当它们进入天王星大气层时，带电粒子会撞击大气分子，导致分子发光。
天王星大气层的主要气体是 氢和氦，其温度远低于地球。这些气体在这些温度下的存在导致天王星的极光主要在紫外线和红外线波长发光。相比之下，地球上的极光 是由氧原子和氮原子与带电粒子碰撞引起的，颜色主要是蓝色、绿色和红色，在适当的纬度通常可以用肉眼看到。
天王星和海王星在我们太阳系中是不同寻常的行星，因为它们的 磁场与它们的自转轴不一致。天文学家尚未找到对此的解释，但线索可能在于天王星的极光。
测量红外线
在 研究 中，一个天文学家团队使用了自 1992 年开始对天王星进行探测以来的首次红外极光测量。天王星的紫外线极光 最早于 1986 年观测到，但根据该团队的说法，红外极光直到现在才被观测到。
通过分析从行星发出的特定波长的光。利用这些数据，他们可以分析来自这些行星的光，称为发射线，这类似于条形码。在红外光谱中，H3+ 粒子发出的线条的亮度会因粒子的冷热程度以及该大气层密度而异。然后，这些线条就像温度计一样测量行星的温度。
天文学家发现，天王星大气层中的 H3+ 密度有明显增加，而温度变化很小。这与红外极光存在引起的电离现象一致。这些测量可以帮助天文学家了解太阳系其他外行星的磁场。它们还可以帮助科学家识别其他适合支持生命的行星。
[相关：冰巨星天王星在新的 JWST 图像中展示其众多光环。]
“包括天王星在内的所有气态巨行星的温度，都比仅靠太阳加热的模型预测的要高出数百摄氏度，这给我们留下了这些行星为何比预期温度高出许多的巨大疑问。一种理论认为，能量充沛的极光是造成这种情况的原因，它产生并将热量从极光向下推向磁赤道，”研究合著者、莱斯特大学博士生 Emma Thomas 在一份声明中说。
系外行星生命的线索
据 Thomas 称，天文学家发现的大多数 系外行星 都属于亚海王星类别，因此它们的大小与海王星和天王星相似。这些系外行星也可能存在相似的磁场和大气特征。天王星的极光直接关联到行星的磁场和大气层，因此研究它有助于天文学家对大气层和磁场及其支持生命的能力做出预测。
这些结果也可能为地球上一种罕见现象——地磁逆转——提供见解。当地球的南北极交换半球位置时，就会发生这种现象。据 NASA 称，在地球的地质历史中，极性逆转相当常见，上一次发生在约 78 万年前。古地磁记录显示，在过去的 8300 万年里，地球的磁极逆转了 183 次。在过去的 1.6 亿年里，它们也至少逆转了几百次。这些逆转之间的时间间隔有所波动，但平均约为 30 万年。
Thomas 说：“我们对这种现象的研究不多，因此不知道这对依赖地球磁场的系统（如卫星、通信和导航）会有什么影响。然而，由于天王星自转轴和磁轴独特的错位，这种过程每天都在发生。对天王星极光的持续研究将为我们了解地球未来发生极性逆转时的情况及其对磁场意味着什么提供数据。”
