冰凍宇宙中的異常溫暖——天王星的神秘行星環ε環

雖然天王星的軌道遠離太陽，但是某種形式的熱浪正在使得天王星的光環變暖。

智利的兩架望遠鏡拍攝到了這顆行星的最新熱圖像，首次揭示了天王星環的溫度：零下320華氏度(零下195攝氏度)，即液氮的沸騰溫度。

雖然按地球的標準來說這聽起來很冷，但其他大部分的太空其實要冷得多，大部分太空的溫度接近絕對零度，即原子停止運動的溫度，約- 46華氏度(- 273攝氏度)

天王星本身就位於太陽系外部非常遙遠的地方，這顆冰巨星以平均19個天文單位(AU)的距離圍繞着我們的恆星運行，在那裡天王星只接收到地球接收太陽熱量的一小部分(每個AU相當於地球到太陽的平均距離，即9300萬英里/1.5億公里)。

拍攝這些新照片的科學家說，他們不確定是什麼導致了這個相對溫暖現象。但這種奇怪的溫度現象證明天王星上最亮、密度最大的環(也被稱為ε環)與我們太陽系裡的其他行星環系統都非常不同。

太陽系中的每一顆巨行星——木星、土星、天王星和海王星——都有自己的行星環，但土星的光環是最壯觀的，也是人類研究得最透徹的。這是因為即使用小型望遠鏡，我們也能很容易地看到它們，而且美國宇航局的卡西尼號任務也對它們進行了近距離的研究。但是土星的光環和天王星的非常不同。

該研究的合作者之一、加州大學伯克利分校的天文學家伊姆克·德·佩特在一份聲明中說：“土星的主冰凍行星環非常寬，而且很明亮，從最內層D環微米大小的塵埃，到主環數十米大小的岩石，土星行星環擁有各種大小的組成粒子。但天王星的主環中並沒有微型組成粒子。ε環是天王星行星環中最亮的環，不過它是由高爾夫球大小的岩石和更大的岩石組成的。”

ε環也不同於在其他巨型行星上觀測到的環。木星的光環由直徑約為千分之一毫米的粒子組成，而海王星的光環幾乎完全由塵埃組成。ε環看起來甚至不像天王星的主環，因為它們之間有大片的塵埃。

“我們已經知道ε環有點奇怪，因為我們看不到更小的組成粒子，”研究報告的第一作者、加州大學伯克利分校的研究生愛德華·莫特(Edward Molter)在同一份聲明中說，“有些東西把小的東西都掃出去了，或者是它們都粘在一起了，我們只是不知道。這有助於我們理解行星環的組成，以及確定是不是所有行星環都來自相同的原料，還是說每個行星環都不一樣。”

這是一位藝術家對天王星及其光環的描繪，天王星及其光環非常暗，但卻出奇地溫暖。(圖片來源：NRAO/AUI/NSF，S. Dagnello)

另一個謎團是，天王星和其他行星最初到底是怎樣獲得它們的行星環的呢?也許它們曾經有一顆或多顆衛星圍繞着它們運行，後來因為這些衛星離得太近而分裂，就像火星的火衛一一樣。也許衛星之間發生碰撞了並破碎成碎片(也許有一天木星會再次發生這樣的事件，因為一顆新發現的衛星的軌道與其他幾個衛星的軌道相交)。又或者，這些行星環還可能是行星捕獲的小行星形成的，這些小行星一旦受到行星引力的影響就會破碎成碎片。這些行星環也可能是45億年前太陽系誕生時留下的殘骸。

科學家們使用智利的阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)和超大望遠鏡來收集新研究中使用的數據。但研究人員表示，他們希望NASA即將推出的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)能為這個奇怪的天王星環提供更好的信息，該望遠鏡能收集到關於ε環的元素組成數據。

這項研究發表在一篇新論文中，該論文已被《天文學雜誌》接受發表。