神经性头痛

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TUhjnbcbe - 2023/8/2 20:39:00
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年8月20日,旅行者2号,承载着人们对遥远深空探索的渴望,从地球发射。经过8年半的星际飞行,于年1月24日遇到了太阳系蓝色的冰巨星——天王星。在天王星云层上方8.1万千米的轨道上,旅行者2号飞行了45个小时,为我们展示了这颗神秘的隐藏在深空的星球,不为人知的一面。

浅蓝色朦胧迷雾下的天王星

由于大气中的甲烷吸收了红色波长的光线,天王星表面呈现出迷雾般的朦胧淡蓝光晕,在黑色的星空背景下,显得神秘恬静美丽。除了两个新的行星环和11颗卫星,旅行者2号在离开天王星之前,还为我们测量出了天王星表面的确切温度——零下℃。

天王星观星,一切都笼罩在淡蓝中

随后,这次天王星发现之旅以及飞行中记录下的宝贵数据,在人们欢喜雀跃之后,渐渐束之高阁。

子曰:“温故而知新,可以为师矣。”

谁曾想,当人们再次检视这批尘封已久的数据时,竟从其中发现了天王星深藏了亿万年的秘密。

年1月,旅行者2号途经天王星上空时,曾穿越了一个等离子团。正是这团带电离子体,裹挟着天王星的大气,将其抛入太空中。对比其他行星,天王星这种方式的大气损失要大得多。而天王星特殊的自转和诡异的磁场环境,对此要付负主要责任。这个发现,已经被发表在《地球物理通讯》上。

*为公转轴,浅蓝为磁轴,深蓝为自转轴

太阳系中的行星,大都存在大气逃逸的现象。

在金星上,氢气从地表喷涌而出,在太空中与太阳风交融汇聚,木星和土星也会向太空中喷出带电的气体团,甚至地球也存在大气损失泄露的情况。但是,不用担心,这种级别的泄露,地球的大气至少可以再撑十亿年。

虽然我们可以放任这种泄露,对其视而不见。但从行星演化的角度来看,这种泄露将会彻底改变一颗星球命运。40亿年前的火星,曾经是一个湿润的,有着足够大气的理想世界。但随着大气的丢失,它逐渐变成了今天的模样,干燥、沙尘暴肆虐,毫无生机。

干燥且毫无生机的火星

磁场,对于行星的大气来说,可以说成也萧何,败也萧何。磁场可以保护行星大气不被剧烈的太阳风吹散(水星由于质量太小无法形成足够磁场,加上离太阳太近,充满带电粒子的太阳风会直接轰击它的表面,留下道道伤痕),同时也在某种程度上,策划着行星大气的泄露。在木星上,在磁感线相互交错的区域,大块的气体团会在离心力的作用下,借用磁场的特殊结构,喷涌至太空中。

不像太阳系中的其他行星,天王星的自转轴与其公转轨道几乎是平行的,换句话来说,天王星是躺着进行自转的,每隔17小时,就会“向前打滚”一周。而它的磁轴,与自转轴存在60°的夹角。所以当天王星自转时,它的磁场空间就会像一个毫无规律飞行的足球一样。科学家们至今没有找到描绘它变化的模型。

天王星行星磁场一瞥

这个怪异的现象吸引了致力于研究冰巨星未解之谜的科学家,也正是他们,从尘封已久的数据中,获取了新的发现。

年,旅行者2号在天王星上空飞行了45小时,详尽记录了所经过空域磁场的强度和方向。这些数据在传送回地球时,就已经被当年的学者们解读研究。谁知,在数据细微变化毫厘间,还隐藏着有关天王星大气泄露的秘密。年,当把这45小时的见闻,以每1.92秒一个点的间隔,在纸上重放时,科学家惊喜地发现,在白纸平滑的曲线上,出现了一个微小的z型波动。这个微小的信号突变,向我们诉说着那个风雨兼程的远行者,在天王星上空穿越等离子团时惊心动魄的遭遇。

上世纪80年代,人们对等离子团几乎一无所知。随着近年来对外层空间探索的深入,我们逐渐了解到,等离子团是造成行星丢失物质的重要原因。我们知道,当行星的磁场在太阳风的压缩下,远离太阳的一侧会形成宛如漏斗底部的磁尾。而行星上空的由电离气体构成的等离子团,会在磁尾处隔断。如果时间足够长,逸散的等离子团将会不断抽离行星大气中的离子,从而改变行星的命运。

行星磁场与太阳风作用示意图

人类曾在包括地球在内的多数行星上,发现了这种现象,但从未在天王星上发现过等离子团。通过分析当年的数据,科学家们肯定,天王星上空的磁场中,也存在等离子团。

旅行者2号在天王星上空,飞行了近45小时,但在等离子团中的时间,仅仅为1分钟。这让我想起了《三体》中,误入四维空间的恒星级战舰——蓝色空间号的神奇遭遇和改变历史的发现。我很想知道这短短的60秒中,旅行者2号到底看到了什么。

根据计算,这个等离子团呈圆柱形,约20万千米长,40万公里宽。和其他行星类似,在它内部,充满了带电的氢原子。尽管大多数等离子团都会存在扭曲的内部磁场,科学家们却在天王星的等离子团磁场中,描绘出了光滑闭合的磁感线。当行星的自转将部分大气抛向外层空间时,就会形成这类拥有闭环的等离子团。

这个过程中,天王星自转的离心力将气体甩出行星表面,随后离子态的气体在磁尾处被吸走。对于天王星而言,其表面15%-55%的气体损失,都是这样发生的。由此造成的气体损失,大大超过了木星和土星,这应该和天王星诡异的自转和磁场有着密切关系。

天王星很大,但时间更大。随着大气的不断损失,我猜想,等到人类亲自造访天王星那天,它将以新的容颜,迎接人类的到来。

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