太陽系的異類，或蘊藏着其他恆星系的密碼
167 次觀看·2024年7月12日
天王星是太陽系中最神祕的一顆行星
只有天王星是躺着的
我們地球自轉軸的傾斜角爲23度
但是天王星的軸向傾斜角竟然高達98度
從地球上看去
天王星系統就像是一個槍靶
它的衛星與星環構成了槍靶的外環
而天王星本身就是槍靶的圓心
天王星早就成爲太陽系裏的獨一份了
今天我們就來聊一聊天王星
這是美國航空航天局NASA
提供的一張時間最近的有關天王星的照片
照片拍攝於2003年
使用的是歐洲南方天文臺的安圖望遠鏡
這也是世界上最先進的望遠鏡之一
但是我們所能得到的圖像也僅此而已了
因爲天王星離地球實在太遠了
天王星的視星等爲5.5
是天空中比較暗的一顆星
但是在晴朗如雲的晚上
用肉眼使勁的看還是有可能看到
雖然天王星自古以來就被人類所觀測
但是古人認爲它是不動的
都把它當作恆星看待
直到1781年的3月13日
英國天文學家威廉·赫歇爾在家裏觀測到天王星
他首次提出這不是一顆恆星
隨後大家逐漸認識到
原來在太陽系裏
除了水金地火木土物六大行星之外
還存在着其他的行星
迄今爲止只有一艘探測器訪問過天王星
那就是NASA於1977年8月20日發射的旅行者2號
一晃都已經過去40多年了
爲什麼不再向天王星發射探測器了呢
有兩點原因
時間長花費大
如果單獨向天王星發射探測器
在路上的行進時間要花上16年之久
旅行者2號是因爲恰好趕上了時間窗口
當時太陽系的四個巨行星
木星土星天王星海王星都在太陽的一側
這種情況每175年才能遇到一次
藉助木星土星的巨大引力彈弓效應
旅行者2號只需要9年的時間就可以到達天王星
並且可以一次探索四大行星
人類的這次深空探險行動
是一首偉大的太空讚歌
註定會湧錘史冊
1986年1月24日
旅行者2號以最近距離觀測天王星
距天王星雲層頂部只有81500公里
探測器爲人類帶回來一系列精準的數據
天王星的體積在太陽系排名第三
直徑相當於四個地球大小
質量排名第四比海王星略小
天王星的自轉週期是17小時零14分
也就是說天王星上的一天只有17個小時
但是不同於地球的是
因爲天王星自轉軸是平躺在太陽軌道平面上的
一個極點會持續的指向太陽
另一個極點則背向太陽
只有在赤道附近狹窄的區域內
可以體會到迅速的日夜交替
但太陽的位置非常的低
很像在地球的南北極看太陽
天王星繞太陽一圈要用84年
它的每一極都會被太陽持續照射42年
而另一極就處於42年的永夜之中
天王星最神祕的事情就是它自轉軸的傾角
它爲什麼會橫着躺着呢
有些天文學家推測天王星很可能被一顆體積
相當於地球1到3倍大的星球撞擊過
也就是說以前天王星的自轉軸
也是接近於太陽平行的
在被猛烈的撞擊之後就成爲了現在的樣子
大撞擊理論我們不止一次的聽說過
月球的形成也有一種大撞擊理論
但是這些都只是人爲的推測
到底是什麼原因
以目前人類的科學認知還不清楚
很快旅行者2號又發現了天王星不同凡響之處
天王星的磁場
天王星的磁場不在行星的幾何中心
磁極從行星的中心向南極偏離至行星半徑的1 3處
天王星的磁場有多個極
而且磁偏角很大
分別是59度和47度
而天王星的磁極則隨着它的自轉而迅速變化
也就是說天王星的磁極一直在不停的翻轉
這和地球的磁場區別就太大了
地球的磁極大致指向了南北極附近
而且地球的磁場非常的穩定
在過去的7600萬年間
地球一共發生過171次磁極倒轉
最近的一次磁場倒轉發生在距今70萬年前
而在天王星上
時而磁場可以保護星球不受太陽風的侵襲
但是用不了多久
太陽風又會直接的吹到星球的表面
這種情況要是發生在地球
所有的生物早就滅絕了
天王星的磁場爲什麼這麼古怪呢
同樣是領科學家不解的謎題
旅行者2號繼續向地球傳送着奇怪的探測結果
天王星不是離太陽最遠的
但它卻是太陽系裏最冷的一顆行星
天王星對流層頂部的溫度爲零下224度
而海王星距離太陽比天王星要遠得多
但是海王星比天王星的熱量還要高上6度
爲什麼會產生這種奇怪的現象呢
科學家有一種推測
天王星的內核溫度可能要耗盡了
天王星的內核最高也就是6000多攝氏度
同地球的內核溫度差不多
但是考慮到它的體積是63個地球大
這說明天王星已經沒有能量了
奇怪的是天王星的姐妹星海王星
仍然在向外輻射着能量
那麼天王星到底發生過什麼事兒呢
科學家們同樣不知道
據NASA的科學家研究
天王星很可能是一個由鑽石組成的世界
天王星的大氣層裏富含甲烷
當能量巨大的閃電擊中甲烷時
碳原子會脫離化學界並漂浮在空氣中
在大氣下層當壓力和溫度上升時
碳原子就會變成固體鑽石
鑽石降落到地面時就形成了絕世奇觀
鑽石雨
也就是說天王星上或許覆蓋着大片液態的鑽石海
海面上還漂浮着類似於冰山的體積龐大的固體鑽石
鑽石海洋的說法可以解釋天王星磁極傾斜之謎
此外也可以解釋爲什麼天王星10%的表面成分是碳元素
天王星巨大的星環也令科學家們感到迷惑
星環是由隕石撞擊行星形成的
但是這些環形成的年代並不遙遠
科學家們認爲大概不超過一億年
也就是說天王星很可能替整個太陽系
擋住了多次隕石撞擊
這不得不讓人聯想到
距今6600萬年前那次滅絕了恐龍的小行星撞擊
會不會與天王星的星環是同一批隕石呢
天王星到底是一顆什麼樣的星球
其實科學家們也無法給出答案
瑞士蘇黎世大學的行星科學家拉維特·海勒德說
我們現在所有的推測都是基於旅行者二號皮固的數據
而這些數據讓我們瞭解的僅僅是滄海遺宿
就好比我們只到過北京
就讓我們總結出中國到底是什麼樣子一樣
要想真正的瞭解天王星
最好的辦法仍然是發射探測器
前面我們講過發射探測器是有時間窗口的
2030年代中期就是一個合適的時間
因爲那個時候
木星正好再次處於地球和天王星之間
藉助木星的引力彈弓效應
可以縮短旅行的時間更快的到達目的地
同時也可以減少探測器的燃料
使飛船攜帶更多的科學儀器
2030年代人類會不會再次前往天王星呢
目前還不清楚
對於NASA而言
這種耗資數十億美元的旗艦型的任務
通常都需要7到10年的時間做準備
NASA在2022年會發布行星科學十年調查報告
到時候就會揭曉答案
天文愛好者們普遍的希望
NASA能夠重返冰河巨人的時代
歐洲空間局的負責人
法比奧·法瓦塔曾經表示
歐洲空間局願意與NASA合作探索天王星
當然目前還只是意想性的提案