发布单位：台北市立天文科学教育馆
科学家从近20年的数据中终于证实天王星北部地区有红外线极光的存在，这项发现或许还能解释为什么这颗行星距离太阳如此之远，温度却比它应有的温度高得多。包括天王星在内的所有气态巨行星的温度若仅在受到太阳的加热下，都比模型预测的温度高出摄氏数百度。为什么这些行星比预期的温度高得多？有一种理论认为高能极光是造成此现象的原因，它产生热量并将热量向下推向磁赤道。高能粒子通常沿着磁力线向行星加速，并与粒子（通常是行星大气层中的粒子）发生相互作用，当它们落在行星上时，就会产生极光。尽管它们在不同的星球上看起来会有很大的不同，但这绝非地球独有的现象，如木星强大而永久的极光在紫外线下闪耀；火星上的极光也是如此；金星上的极光与地球相似；而水星没有大气层，因此它的极光表现为来自表面发射X射线萤光的矿物中。
图说：天王星上红外线极光出现位置的视觉化。图片来源：NASA, ESA and M. Showalter/SETI Institute; University of Leicester
自1986年以来，我们就知道天王星上存在紫外线极光，甚至可能还存在X射线成分，科学家认为它也一定有红外线极光，就像在木星和土星上看到的那样。尽管他们自1992年以来就一直在寻找，但其证据却难以捉摸。2006年，研究团队使用凯克天文台近红外光谱仪NIRSPEC（Near InfraRed SPECtrograph）对天王星进行长达6小时的观测，仔细研究了224幅影像，寻找一种特定粒子——电离三氢阳离子 (H3+) 的迹象，此粒子的发光强度会随着温度的变化而改变，这表示它可以用来测量物体的冷热程度。研究人员在观测数据中发现H3+的密度明显增加，但却没有改变行星大气层的温度，这与天文学家预期红外线极光的存在引起的电离一致，因此，他们认为此特征表示在天王星的大气层中发现红外线极光。
迄今为止发现的大多数系外行星都属于亚海王星（sub-Neptune），在物理尺寸上与海王星和天王星相似，这表示可能具有类似的磁场和大气特征。透过分析与行星磁场和大气直接相关的天王星极光，将有助于了解这些世界的大气和磁场，从而预测它们是否适合生命存在。研究团队表示此研究结果将继续扩大我们对冰巨行星极光的了解，并加强我们对太阳系、系外行星甚至对地球磁场的理解。相关研究成果发表于《自然·天文学》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）
资料来源：Science Alert