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天王星大气层正在逃逸!神秘等离子气泡被发现,地球也有这种结构

2020-03-30 作者:

1986年1月24日,美国宇航局的旅行者2号探测器靠近天王星。这是人类历史上第一次有探测器如此近距离地研究这个冰巨人。最近,“旅行者2号”离天王星只有80,000多公里。在这个极好的位置上,“旅行者2号”给我们送来了大量珍贵的科学研究数据。这些数据让科学家们有了许多新发现,比如天王星的磁场和新发现的两个光环。

尽管航海家2号在经过45个小时的探索后,没有做太多的停留,并继续飞往下一站,但它留下的宝贵信息至今仍有很大的参考价值。三十四年后,美国宇航局的科学家审查了这些数据,发现了天王星的另一个秘密。

他们发现天王星上可能有一个巨大的气泡,它正在泄漏它的大气并向0+的空间释放气体。

在此之前,科学家已经分析和研究了这些数据,但只使用了相对粗略的观点。最近,戈达德飞行中心的物理学家吉娜·迪·布拉西奥和其他人不仅重新检查了数据,而且每两秒钟就分析一次。通过他们的仔细研究,科学家们过去漏掉的一个秘密被揭露了。

在这些数据的微小波动中,有一个更大的现象——等离子体气泡。我们现在知道等离子体状态是固-液气体之上的第四种物质状态。然而,在1986年,科学家对等离子体的了解仍然有限。

吉娜等人发现天王星的等离子体泡是一个巨大的等离子体结构,里面有非常混乱的粒子。它们围绕天王星移动,在磁尾的位置形成一个尖的结构,并与天王星分离。这条路径只是水滴的形状。换句话说,天王星的气体正在逃逸到宇宙中。

那么,这个等离子气泡是如何形成的呢?

科学家说这是由天王星的磁场造成的。这个星球的磁场非常奇怪。一般来说,磁场可以保护行星,防止它的大气层被太阳风带走。然而,另一方面,地球磁场本身将成为大气逃逸的“杀手”。当磁力线纠缠在一起时,气体就会逸出。

这种情况不是天王星独有的。金星、火星甚至我们的星球都有气体泄漏。吉娜说:火星是一个活生生的例子。它过去有稠密的大气和大量的水。然而,在40亿年的气体泄漏之后,它们中的大多数逃逸到宇宙空,并且变成了今天的样子(大气密度只有地球的1%)。

他们的气体逸出的原因也是等离子体气泡。因此,科学家以前已经研究过这些行星上的这种结构。然而,由于天王星和海王星的信息太少,它还没有被发现。

这种情况在天王星上有另一个特殊的特征,那就是天王星的旋转轴。我们知道天王星与轴向倾角成98度,并且接近直角。因此,从宇宙空的角度来看,天王星几乎是平躺着旋转的。它的磁场也很奇怪,它和它的旋转轴和轨道有一个很大的角度。

如下图所示,黄色箭头是太阳的方向,深蓝色箭头是它的旋转轴,浅蓝色箭头是它的磁轴。

它的磁轴与其旋转轴成60°夹角,所以它的磁场也呈上图所示的“摆动”状态。因此,很难模拟天王星的等离子气泡。据我们所知,这个气泡呈圆柱形,直径约40万公里,长度约20.4万公里。

如果我们想研究天王星的等离子气泡,恐怕我们必须发射一个特殊的探测器。正如我们几天前所说的,经过30多年的空时间表,人们仍然对返回天王星充满期待。然而,由于木星的重力弹弓效应,下一次天王星旅行的时间大约是10年后。如果你错过了,你将不得不等待很长时间。

目前,科学家只能不情愿地继续分析旅行者2号的旧数据,得到一些可怜的数据。然而,“旅行者2号”提供的数据确实很差。与等离子气泡相关的数据只有60秒。因此,在短期内,恐怕我们很难解开天王星等离子体泡泡之谜。

科学家对等离子气泡很好奇,因为它们可以改变行星的大气结构。一旦大气结构发生变化,这意味着地球作为一个整体正在发生变化。因此,了解等离子体气泡对地球大气的影响是掌握地球演化趋势的一个主要因素。

虽然我们目前不知道这种气体逃逸将如何发展并带来其他影响,但基本上可以肯定的是,地球上的气体至少在10亿年内不会完全逃逸。这对我们来说也是好消息。

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