天王星大氣層正在逃逸！神秘等離子氣泡被發現，地球也有這種結構

2023-04-01 20:38:43

1986年1月24日，美國宇航局的旅行者2號探測器靠近天王星。這是人類歷史上第一次有探測器如此近距離地研究這個冰巨人。最近，「旅行者2號」離天王星只有80，000多公裡。在這個極好的位置上，「旅行者2號」給我們送來了大量珍貴的科學研究數據。這些數據讓科學家們有了許多新發現，比如天王星的磁場和新發現的兩個光環。

儘管航海家2號在經過45個小時的探索後，沒有做太多的停留，並繼續飛往下一站，但它留下的寶貴信息至今仍有很大的參考價值。三十四年後，美國宇航局的科學家審查了這些數據，發現了天王星的另一個秘密。

他們發現天王星上可能有一個巨大的氣泡，它正在洩漏它的大氣並向0+的空間釋放氣體。

在此之前，科學家已經分析和研究了這些數據，但只使用了相對粗略的觀點。最近，戈達德飛行中心的物理學家吉娜·迪·布拉西奧和其他人不僅重新檢查了數據，而且每兩秒鐘就分析一次。通過他們的仔細研究，科學家們過去漏掉的一個秘密被揭露了。

在這些數據的微小波動中，有一個更大的現象——等離子體氣泡。我們現在知道等離子體狀態是固-液氣體之上的第四種物質狀態。然而，在1986年，科學家對等離子體的了解仍然有限。

吉娜等人發現天王星的等離子體泡是一個巨大的等離子體結構，裡面有非常混亂的粒子。它們圍繞天王星移動，在磁尾的位置形成一個尖的結構，並與天王星分離。這條路徑只是水滴的形狀。換句話說，天王星的氣體正在逃逸到宇宙中。

那麼，這個等離子氣泡是如何形成的呢？

科學家說這是由天王星的磁場造成的。這個星球的磁場非常奇怪。一般來說，磁場可以保護行星，防止它的大氣層被太陽風帶走。然而，另一方面，地球磁場本身將成為大氣逃逸的「殺手」。當磁力線糾纏在一起時，氣體就會逸出。

這種情況不是天王星獨有的。金星、火星甚至我們的星球都有氣體洩漏。吉娜說:火星是一個活生生的例子。它過去有稠密的大氣和大量的水。然而，在40億年的氣體洩漏之後，它們中的大多數逃逸到宇宙空，並且變成了今天的樣子(大氣密度只有地球的1%)。

他們的氣體逸出的原因也是等離子體氣泡。因此，科學家以前已經研究過這些行星上的這種結構。然而，由於天王星和海王星的信息太少，它還沒有被發現。

這種情況在天王星上有另一個特殊的特徵，那就是天王星的旋轉軸。我們知道天王星與軸向傾角成98度，並且接近直角。因此，從宇宙空的角度來看，天王星幾乎是平躺著旋轉的。它的磁場也很奇怪，它和它的旋轉軸和軌道有一個很大的角度。

如下圖所示，黃色箭頭是太陽的方向，深藍色箭頭是它的旋轉軸，淺藍色箭頭是它的磁軸。

它的磁軸與其旋轉軸成60°夾角，所以它的磁場也呈上圖所示的「擺動」狀態。因此，很難模擬天王星的等離子氣泡。據我們所知，這個氣泡呈圓柱形，直徑約40萬公裡，長度約20.4萬公裡。

如果我們想研究天王星的等離子氣泡，恐怕我們必須發射一個特殊的探測器。正如我們幾天前所說的，經過30多年的空時間表，人們仍然對返回天王星充滿期待。然而，由於木星的重力彈弓效應，下一次天王星旅行的時間大約是10年後。如果你錯過了，你將不得不等待很長時間。

目前，科學家只能不情願地繼續分析旅行者2號的舊數據，得到一些可憐的數據。然而，「旅行者2號」提供的數據確實很差。與等離子氣泡相關的數據只有60秒。因此，在短期內，恐怕我們很難解開天王星等離子體泡泡之謎。

科學家對等離子氣泡很好奇，因為它們可以改變行星的大氣結構。一旦大氣結構發生變化，這意味著地球作為一個整體正在發生變化。因此，了解等離子體氣泡對地球大氣的影響是掌握地球演化趨勢的一個主要因素。

雖然我們目前不知道這種氣體逃逸將如何發展並帶來其他影響，但基本上可以肯定的是，地球上的氣體至少在10億年內不會完全逃逸。這對我們來說也是好消息。