天王星和土星上令人惊叹的灯光秀可能很快

　　（主）哈勃望远镜看到的天王星，添加了极光并用红色标记（插图）JWST看到的土星极光（图片来源：uux.cn/NASA、ESA、CSA、STScI、M.Tiscareno（SETI研究所）、M.Hedman（爱达荷大学）、M.El Moutamin（康奈尔大学）、M.Showalter（SETI Institute）、L.Fletcher（莱斯特大学）、H.Hammel（AURA））；J.DePasquale的图像处理（STScI）。）

　　据美国太空网（Robert Lea）：詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将开始研究太阳系巨星天王星和土星的壮观光照。

　　莱斯特大学的两个独立天文学家团队将使用价值100亿美元的太空望远镜研究气态巨星土星和冰冷的冰巨星天王星上的极光。其目的是更详细地解释在不同行星上产生这些极光的过程。

　　莱斯特大学物理与天文学院的Henrik Melin将领导天王星研究，他在一份声明中表示：“JWST已经在改变我们对宇宙的感知方式，从太阳系，我们自己的宇宙后院，到时间之初形成的第一批星系。”。“我很高兴能在这个非凡的天文台获得时间，这些数据将从根本上影响我们对土星和天王星的理解。”

　　极光被地球上空的天文爱好者所熟悉，称为令人惊叹的北极光和南光，当它们出现时，可以沿着我们星球的两极看到。

　　当来自太阳风的带电粒子撞击我们星球的保护磁场，即磁层时，这些光照就会在地球上空产生。这些粒子沿着磁力线传播并流到地球后面——但当它们这样做时，它们与我们大气层中的粒子相互作用，产生发光。

　　当太阳在所谓的日冕物质抛射中喷出大量恒星等离子体时，极光更加突出，可以在地球的低纬度地区看到。

　　尽管以前在其他太阳系行星上也看到过极光，而且在任何有大气层和磁场的行星周围都有可能看到极光，但人们对这些外星光秀知之甚少。

　　北极光照亮了芬兰湾上空。（图片来源：uux.cn/Shutterstock）

　　目前，人们对天王星的极光知之甚少，天王星是一个由水、氨和甲烷组成的冰巨星。

　　事实上，直到去年，经过三十年的调查，莱斯特大学物理与天文学院的一个研究小组——由博士生Emma Thomas领导——才确认天王星周围有红外极光。

　　由于过去与大致地球大小的天体撞击，天王星倾斜了97.77度角。这意味着它的两极几乎直接朝向和远离太阳，极光位于太阳系行星的赤道附近。

　　当梅林和他的同事们使用JWST观测天王星的极光时，天王星是距离太阳第七颗行星，他们将研究之前发现的天王星极光所暗示的一些问题：这颗遥远行星的极光是否负责使其保持比预期更温暖？

　　托马斯去年表示：“包括天王星在内的所有气态巨行星的温度都比模型预测的高出数百开尔文/摄氏度，如果只是被太阳加热的话，这给我们留下了一个大问题，即这些行星是如何比预期的热得多的。”。“一种理论认为，高能极光是造成这种情况的原因，它产生热量并将热量从极光推向磁赤道。”

　　一位艺术家对新发现的红外极光的印象叠加在哈勃太空望远镜拍摄的天王星照片上。（图片来源：uux.cn/NASA/ESA/M.Showalter（SETI研究所））

　　JWST对天王星的研究将于2025年初开始；它将在一天内为这颗持续约17个地球小时的行星拍摄这颗冰巨星的图像。这将使该团队能够绘制天王星磁场整个旋转过程中的极光发射图。

　　科学家们还将致力于发现天王星磁场与太阳风相互作用时是否会产生排放，就像地球上发生的那样，或者相互作用的带电粒子是否来自系统内的来源，类似于木星产生极光的方式。还有一种可能性是，天王星的极光是由这些现象组合而成的，就像土星的极光似乎是由它们产生的一样。

　　JWST的NIRCam仪器看到的土星（图片来源：uux.cn/NASA、ESA、CSA、Matthew Tiscareno（SETI研究所）、Matthew Hedman（爱达荷大学）、Maryame El Moutamin（康奈尔大学）、Mark Showalter（SETI研究所）、Leigh Fletcher（莱斯特大学）、Heidi Hammel（AURA））

　　由波士顿大学空间物理中心科学家卢克·摩尔领导的JWST土星极光项目将在整个10.6小时的土星日内观测这颗气态巨星的北部极光区域。这将使研究小组能够监测这一区域的温度如何随着气态巨星的旋转而变化。

　　通过首次揭示土星的大气极光能量，该团队希望了解更多关于这颗气态巨星大气中驱动其极光的带电粒子来源的信息。

　　JWST的两项巨行星研究都将使用强大的太空望远镜的高灵敏度近红外相机（NIRCam）仪器进行。

　　一旦掌握了这些发现，科学家们就可以更好地了解太阳系中形成极光的过程，尤其是这些机制对地球的作用。也许这些结果也可以帮助天文学家收集系统外行星（系外行星）周围极光的信息

　　托马斯说：“迄今为止发现的大多数系外行星都属于亚海王星类，因此在物理上与海王星和天王星相似。这也可能意味着磁和大气特征相似。通过分析天王星的极光，我们可以预测这些世界的大气和磁场，从而预测它们是否适合生命。”