重啟旅行者2號的數據,天王星不為人知的秘密還有多少?

2020-12-15 天文在線

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

簡介:NASA通過旅行者號觀測發現天王星大氣層被其磁場吸收。天王星的磁氣圈及所切割的空間與其自轉軸產生了60度的擺動。且其等離子體顯示出乾淨的閉合環,與其他星體等離子體扭曲磁場對比鮮明。雖然樣本單一,但仍有重要意義。

人們不會一直使用同一種方法去觀測天王星。梳理舊太空任務裡的數據以期得到新的發現是值得的。

戈達德太空飛行中心的美國國家航空航天局研究員就在做這件事,通過研究旅行者二號和天王星的長久邂逅,他們取得了一個驚人的發現,天王星大氣層好像正在以一個高速率被其偏向一側的磁場吸收。這一發現被刊登在地學—地球科學研究信函的最新一版上。

旅行者2號於1986年1月24日飛越天王星,距離其雲層50600英裡(81400公裡)。外冰巨人是外太陽系大飛越探測的次要目標,到目前為止,旅行者2號是唯一一個近距離訪問天王星和海王星的任務。

旅行者2號在與天王星最接近的關鍵的兩小時中仔細研究了它,這次相遇過程中收集的這些數據揭示了兩個新的環系統和11個新衛星。但是,旅行者2號傳遞給研究人員的磁強計讀數中的一個光點使研究者們躊躇不前。

這種異常現象被認為是一個等離子體團,一個巨大的等離子體氣泡被行星的磁場夾住並拋向太空。旅行者2號碰巧短暫地穿過這個泡沫,儘管研究人員花了30多年才意識到這件事。

我們知道其他星球會在整個太陽系中釋放大氣,這種等離子體團在木星和土星的巨型行星周圍很常見。在太陽系內部,金星和火星都缺乏保護性磁場,它們的高層大氣直接被太陽風所控制。對於地球來說,這種影響是很小的:但是火星任務,如火星大氣和揮發性演化(MAVEN)和歐洲航天局的示蹤氣體軌道器顯示出這種損失是多麼的極端。

吉娜·迪布拉西奧(NASA-GSFC)在一份新聞稿中說:「火星原本是一個有著厚厚大氣層的潮溼行星。隨著時間的推移,它演變成了我們今天看到的乾燥的行星。」

在天王星這個古怪的世界中,旋轉方向十分重要。天王星每84年繞太陽運行一周,在它的一側旋轉:天王星上的一「季」長達21年,每42年一次,天王星的兩極都會瞄準距離太陽19個天文單位(AU)。作為太陽系裡的怪胎,天王星的磁氣圈和它所劃分的空間與它的旋轉不同步地擺動了60度軸心。

儘管旅行者號僅僅在等離子體氣泡中進行了60秒的短暫飛行,等離子體氣泡隱含的尺寸卻是驚人的:體積127000英裡(204,1000公裡),寬25萬英裡(40萬公裡)的圓柱氣泡足以從地球延伸到月亮。

等離子體的攻擊

天王星的等離子體的另一個獨特特徵,就是旅行者2號所觀測到的乾淨的閉合環,這與木星或土星周圍典型的等離子體扭曲磁場形成鮮明對比。

迪布拉喬在新聞稿中說:「想像一下,如果一個宇宙飛船剛剛飛過這個房間,並試圖描述整個地球。顯然,它不會告訴你撒哈拉或南極洲是什麼樣子的。」

雖然這確實只是一個振奮人心的統計樣本之一,這樣的事件,如果典型的話,可能會佔天王星大氣質量損失的15%到55%……這比例超過了太陽系中其他任何一個星球。

相關知識

天王星是從太陽系由內向外的第七顆行星,其體積在太陽系排名第三(比海王星大),質量排名第四(比海王星輕)。其英文名稱Uranus來自古希臘神話的天空之神烏拉諾斯(Οραν),是克洛諾斯的父親,宙斯的祖父。與在古代就為人們所知的五顆行星(水星、金星、火星、木星、土星)相比,天王星的亮度也是肉眼可見的,但由於較為黯淡以及緩慢的繞行速度而未被古代的觀測者認定為一顆行星。[12]直到1781年3月13日,威廉·赫歇耳爵士宣布發現天王星,從而在太陽系的現代史上首度擴展已知的界限。這也是第一顆使用望遠鏡發現的行星。

作者: David Dickinson

如有相關內容侵權,請於三十日以內聯繫作者刪除

轉載還請取得授權,並注意保持完整性和註明出處

相關焦點

  • 古老的旅行者2號數據中發現的來自天王星的舊氣體團
    模擬動畫展示天王星的奇怪磁場。黃色箭頭指向太陽,深藍色箭頭代表地軸。圖源:美國宇航局/科學可視化工作室/Tom Bridgman30多年前,美國宇航局標誌性宇宙飛船:「旅行者2號」(Voyager 2),在天王星收集數據中,顯示出一個巨大氣泡,它可能「偷走」了天王星的一塊大氣。
  • 旅行者2號數據中又爆出未知秘密,這次會是什麼?
    在重新分析了幾十年前的旅行者2號(Voyager 2)發回的數據後,科學家們發現了一個新的秘密。 1986年1月24日,NASA的旅行者2號在經歷了8年半漫長旅行後,即將遇見太陽系神秘的第7顆行星——冰冷的天王星。
  • NASA旅行者1號和2號飛船的主要成就
    旅行者2號所訪問的行星圖像的蒙太奇是下面是NASA開創性的旅行者1號和2號宇宙飛船在40年的探索過程中迄今取得的主要成就的簡短清單。行星第一1977年發射的「旅行者」號在與外太陽系氣態巨行星的相遇中帶來了許多驚喜和發現:木星, 土星, 天王星和海王星。
  • 太空中的旅行者2號,去了哪裡?做了什麼?
    噴氣推進實驗室 航天局雖然最初是基於水手任務,但由於與其存在巨大差異,名字被更改為旅行者號。旅行者2號的預定任務於1989年12月31號結束,在此之前於1979年在木星飛行,1980年於土星相遇,分別於1986年和1989年訪問天王星和海王星。
  • 再見,旅行者2號:我們終會在宇宙盡頭重逢
    在數不勝數的探測器裡,有兩個最為特殊,它就是旅行者兄弟:旅行者1號和旅行者2號。旅行者1號的任務,是到訪木星和土星,而旅行者2號的任務更大,它要觀測木星,土星,天王星和海王星。在人類探索宇宙的歷史上,旅行者兄弟可以說打開了新世界的大門,尤其是旅行者2號。
  • 旅行者2號的使命是什麼?它如今飛到哪兒了?
    與旅行者1號、先驅者10號和11號一樣,它是在宇宙中飛行最遠的人造物之一。這艘空間探測器的任務清單很長,包括研究太陽系的外端、太陽圈、庫伯帶以及星際空間。而旅行者2號被認為是唯一一艘到訪過海王星和天王星這兩個巨行星的空間探測器。
  • 旅行者2號為人類傳回了太陽系邊緣的數據,科學家看到後高興不已
    1977年,科學家先後發射了旅行者1號和旅行者2號,它們都肩負著搜尋外星文明的重任向著茫茫的宇宙深處前進。旅行者號飛船可以說是當時人類最先進的星際探測器,上面不僅攜帶著先進的攝像設備,而且還有一張記載著人類信息和地球坐標的光碟。
  • 旅行者2號核電池透支嚴重,5年後就要跟人類說再見
    迄今為止,人類發射距離地球最遠的探測器,就是美國宇航局發射的旅行者1號和2號。目前這兩個探測器,一個距離地球222億公裡,一個距離地球185億公裡。這兩個探測器雖然距離地球如此遙遠,但它們依然在跟美國宇航局緊密保持聯繫,不斷向人類傳來太陽系最外層邊界的星際照片。
  • 旅行者 2 號宇宙飛船離開地球 43 年,NASA 最近和它聯繫上了
    旅行者 2 號宇宙飛船已經離開地球 43 年,現在距離地球 125 個天文單位,也就是地球到太陽距離的 125 倍,約合 187.5 億公裡。最近美國國家航空航天局(NASA)通過位於澳大利亞的巨大碟形天線與其進行了通信,旅行者 2 號回復收到信號並執行了 NASA 的指令。
  • 旅行者2號怎麼了?拒收科學家發出的指令,難道被外星生命劫持了
    旅行者1號以及2號為人類帶來了許多珍貴的數據和圖片,讓我們見識到了在太陽系當中,除了地球,還有其他很美麗的星球,比如說天王星、海王星,土星、木星等等行星。如今它們正承載著人類的夢想,衝出太陽系,去見識更廣闊的星系。
  • 從航海家2號開始聊起,太陽系中最多秘密的行星——天王星
    航海家二號在1986年拍攝的照片中可以看到雲數小時後便會消失,而且天文學家更成功測定了天王星上的風速,風速每小時最高可達九百公裡。最令人驚訝的是,天王星的自轉軸傾斜,天王星的赤道面對軌道面形成九十八度的傾斜。換句話說,天王星幾乎是以橫倒著的狀態,逆向迴轉的自轉,這對行星的影響十分之大。
  • 為什麼旅行者號飛了43年還有動力?為什麼也不會撞上小行星?
    43年過去了,美國宇航局(NASA)的旅行者1號和旅行者2號還在太空中飛行,前者離地球222億公裡,相對於太陽的速度為17公裡/秒;後者離地球185億公裡,相對於太陽的速度為15.3公裡/秒。那麼,為什麼無動力的旅行者1號和2號還能飛出太陽系呢?關於這個問題,就要涉及到第三宇宙速度。通過計算可知,從地球出發的太空飛船,只要初速度加速到16.7公裡/秒(相對於地球),也就是第三宇宙速度,它們就能依靠慣性飛出太陽系。在太陽系的不同位置,受到的太陽引力不同,所以對應的太陽系逃逸速度也是不一樣的。
  • 天王星和海王星「行星連珠」的引力彈弓效應備受關注
    「旅行者2號」看到的「天王星」(左)和「海王星」(右),二者大小和質量相似,被天文學家視為「雙胞胎」。圖片來源:《自然》網站圖片來源:網絡(CBS news)科學家對火星開展了長期持續的探索,也向木星、土星、水星和金星分別派遣了多位「使者」,窺探到這些行星不少秘密,唯獨天王星和海王星,迄今只有「旅行者2號」探測器於上世紀80年代拜訪過。這兩顆藍色的冰巨星是太陽系中距離地球最遠、人類探索最少也最神秘的行星。
  • 藉助木星引力彈弓,向天王星發射超10億美元的宇宙飛船!
    關於天王星,你知道最有趣的是什麼?天王星旋轉軸與太陽系中所有其他行星完全不一致?天王星的磁層不對稱,相對於它的旋轉軸明顯傾斜,並且明顯偏離行星中心?或天王星的衛星都是以莎士比亞和亞歷山大·蒲柏的人物命名?所有這些事實(文學參考文獻除外)都來自非常有限的數據集。一些最好的數據是在1986年旅行者2號飛越時收集的。
  • 旅行者1號和2號已在宇宙中飛了43年,但它們的故事才剛剛開始
    在茫茫的宇宙空間中,有兩個探測器正在探索著人類之前從未涉足過的區域,這兩個探測器就是著名的旅行者1號(Voyager 1)和旅行者2號(Voyager 2)。1977年,上述幾顆行星果然運行到了太陽系的同一側,而科學家們也早已準備好了旅行者1號和2號探測器,正所謂「機不可失,失不再來」,他們果斷在當年的8月20日首先發射了旅行者2號,然後在接下來的9月5日發射了旅行者1號。
  • 經過30年來最長的一次無線電沉默,NASA聯繫上了旅行者2號
    旅行者2號自1977年發射以來一直在太空旅行,現在距離地球超過116億英裡(188億公裡)。兩年前,也就是2018年11月,旅行者2號離開了日球層,進入了星際空間。日球層是太陽在行星和柯伊伯帶(海王星軌道外的小型冰狀天體的集合)周圍形成的粒子和磁場保護罩。
  • 宇宙深處,天王星和海王星,你不知道的秘密
    1986年和1989年,旅行者2號探測器太空探測時,人類曾觀察過這兩顆冰巨行星。新的任務可以幫助完善這些模型,並向我們詳細介紹這兩個星球如何變成今天的樣子。天王星:天王星(古希臘語為οanραν)是太陽系中的第七大行星,距太陽的平均距離為29億公裡,被認為是類似木星的外行星。
  • 唯一能向旅行者2號發送命令的天線將關閉,旅行者2號要失去控制嗎
    其中旅行者1號探測器和旅行者2號探測器先後飛掠了太陽系幾大氣態行星以後,改變了飛行飛向,朝著太陽系外飛去。這算得上是我們人類第一次嘗試走出太陽系的嘗試。隨後兩個探測器先後進入了星際空間。由於目前這2個探測器的能量還沒完全耗盡,部分設備還能運作,所以,我們現在還能接收到它們的信號。
  • 「旅行者2號」走了41年,太陽系究竟有多大?
    作者:SHAO科學傳播團隊(中國科學院上海天文臺)11月4日,在NASA「旅行者2號」探測器飛出太陽系一年之後,《自然·天文學》雜誌公開了5項研究論文,發布「旅行者2號」進入星際空間的首批測量數據。從1977年發射升空,到2018年飛出太陽系,這段路「旅行者2號」整整走了41年。
  • 旅行者1號飛行43年,在太空遇到什麼?究竟有沒有飛出太陽系?
    大家都知道,在太陽系的八大行星中地球排行第三,而旅行者1號則主要探測木星、土星以及天王星和海王星,旅行者1號發射於1977年9月5號12點56分,距今已有43年的時間,且還在持續飛行,同時它也是距今離地球最遠的人造衛星,那麼旅行者1號在這43年期間經過哪些星球?現在是不是已經飛出太陽系了呢?