发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　天文学家发现了1颗绕天王星运行的小卫星和2颗绕天王星运行的小卫星，这使他们已知的卫星数量分别达到16及28颗。

　　天王星的新卫星是20多年来的新发现，可能是同类中最小的，直径只有8公里，绕天王星一圈需要680天；对比之下，火星的卫星火卫二（Deimos）直径13公里，也是太阳系中较小的卫星之一。根据卡内基科学研究所的新闻稿中提到，天王星的新卫星暂时被称为「S/2023 U1」，未来将以莎士比亚着作中的一个角色命名它。

　　海王星两颗新卫星中较亮的那颗暂时命名为「S/2002 N5」，直径约为23公里，绕海王星一圈约需要9年；较暗的卫星，暂时被命名为「S/2021 N1」，直径约为14公里，每27年绕海王星一周，这两个海王星的新卫星将根据希腊神话中的海神和宁芙（又可翻译成仙女或精灵）相关神祇命名。

　　国际天文学联合会小行星中心于2024年2月23日发布了这三颗新卫星的发现，这一发现是由卡内基科学中心的科学家Scott Sheppard与美国太空总署喷射推进实验室（JPL）的Marina Brozovic和Bob Jacobson、夏威夷大学的David Tholen、北亚利桑那大学的Chad Trujillo和日本近畿大学的Patryk Sofia Lykawa合作，利用夏威夷和智利的天文台发现的。

　　研究人员在三到四个小时的时间里拍摄了一系列五分钟的曝光，这些短暂的闪烁图像后来被「分层」处理，这样新发现的卫星就能更清晰地显现出来。这三颗卫星的轨道都是蛋形的，高度倾斜于各自冰巨星的平面。这代表它们不是在原行星周围诞生的，而是后来被引力捕获的，其研究内容发表于Scott Sheppard他的个人网站及卡内基科学研究所官网。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：Space.com

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　几十年来，自从航海家2号飞越海王星和天王星，并在途中拍摄了近距离图片之后，为何这两颗在大多数方面都极其相似的行星会有如此明显的颜色差异。根据航海家2号的图片显示，天王星呈现出水蓝色，而海王星似乎是深色的蓝色色调。

图说：航海家2号于1986年和1989年飞掠天王星和海王星后发布的图片（上图），与本研究中经过图像处理后的结果（下图）进行比较。（图片来源：Patrick Irwi）

　　鉴于这两颗行星的大气成分几乎相同，这种差异是令人费解的。然而，现在科学家重新处理了这些数据，发现天王星和海王星在颜色上非常接近，但仍有些许的差别。造成这种误解的原因是航海家2号用两种不同的色带记录了这两颗行星的图片，而海王星的图片在处理时强调了对比度，加深了它的真实颜色，使它看起来比实际更蓝。

　　英国大学行星物理学家Patrick Irwin解释道：「尽管当时行星科学家已经知道这种人为饱和的颜色，而且这些图像发布时附有说明文字，但时间一久，这种区别就淡忘了。将我们的模型应用到原始数据中，我们已经能够最准确的再现天王星和海王星的颜色。」

　　Irwin的团队利用两种强大的仪器：哈勃太空望远镜成像光谱仪（STIS）和欧洲南方天文台甚大望远镜的多单元光谱探测器来寻找答案。他们使用每台望远镜的数据来独立确定天王星和海王星的真实颜色，结果显示，海王星的颜色比我们想像的要淡得多，颜色更接近天王星。两者的主要区别在于，海王星的颜色略蓝，这可能是由于大气薄雾层较薄造成的。

　　新的观测结果也解决了另一个谜题：为何天王星在一年（84个地球年）公转的过程中会稍微改变颜色。由于它的自转轴垂直于公转的轨道平面，在夏至或冬至时，当南北极其中一极面向太阳，会稍微绿一点。在春分或秋分时，当赤道面向太阳，则会稍微偏蓝。

图说：显示天王星颜色变化的一系列图像。（图片来源：Irwin et al./University of Oxford）

　　研究指出，由于两极的甲烷含量比赤道少得多，这改变了天王星反射阳光的方式，因为甲烷会吸收红色波长。然而，这还不足以完全解释颜色的变化，所以研究人员在模型中添加了一个逐渐增厚的冰雾罩的变因。随着天王星从春分点到冬至点的移动，甲烷冰的薄雾变厚，增加了光线的反射率。结合这两个原因，才使得这颗行星呈现出迷人的色调变化。研究结果发表在《皇家天文学会月刊》上。（编辑/台北天文馆吴典谚）

资料来源：Science Alert

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

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　天王星绕日公转一圈需要84年，上一次天王星的北极指向地球的时代，电波望远镜技术还处于起步阶段。现在则完全不同，在这几年里，科学家一直在使用像特大天线阵（Very large array，缩写为VLA）这样子的电波望远镜看着它，这是因为天王星将逐渐地显露出它的北极点。

图说：微波观测下的天王星，每张天王星照片中，中间偏右的一个浅色点就是气旋及极点所在位置，波段分别为K、Ka和Q，为了突出气旋的特征，每个图层均用了假色表示。（取自加州理工学院/喷射推进实验室）

　　2021年和2022年的VLA微波观测显示，天王星的极点中心有一个明亮、紧凑的斑点，其中的温度变化、纬向风速等数据资料与极地气旋的形式一致，科学家在过往已经知道天王星的南极区也有一个气旋，1986年的航海家二号在飞掠天王星时就探测到了极高的风速。然而，行星的倾角及航海家的飞行轨道限制了它的视角，因此看不见天王星的北极。

　　在VLA的热源观测数据显示，北极的循环大气似乎更温暖且干燥，这是强气旋的特征，这些观测结果将告诉科学家更多关于天王星的故事，不仅仅是一个普通的蓝色星球。现在研究人员可以确定，有着巨量大气的行星在两极均有涡漩的存在，目前天王星的北极是春天，随着它进入夏季（再15年），天文学家期望能够看到更多的大气变化，相关的论文发表在《地球物理研究通讯》上。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：Universe Today

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　又有新的海洋在太阳系遥远的卫星上被发现了！在重新分析航海家二号（Voyager 2）在1986年初对天王星及其卫星的探测资料后，最新的研究结果显示天王星最大的四个卫星（Ariel、Umbriel、Titania、Oberon）都可能在表层的冰壳与核心的岩石间存在一层数十公里深的海洋，这些距离太阳太过遥远、以往不认为可能出现海洋的小卫星，竟然也有海洋存在的机会，令天文学家们非常感兴趣。

图说：天王星最大的五颗卫星与其地层剖面想像图，最右侧的天卫五（Miranda）可能是其中唯一一个没有海洋存在的卫星。图片来源：NASA

　　根据NASA最新公布的统计，天王星总共有27个大小不等的卫星，其中最大的四个卫星直径都超过一千公里，最小的是天卫一（Ariel）直径1,160公里，而最大的天卫三（Titania）直径则有1,580公里。科学家们长期以来一直认为，由于天王星的潮汐力可能无法提供足够的热量，因此只有天卫三有足够的大小而能保留由核心放射性物质衰变所带来的内部热量，使得厚实冰层底部有机会出现液态海洋层。发表在地球物理研究期刊行星篇（Journal of Geophysical Research: Planets）的最新研究指出，在经过对这些卫星地内部演化、物理结构以及可能被未来太空船测量到的地球化学和地球物理学特徵建立模型后，研究人员认为在天卫一（Ariel）和天卫二（Umbriel）可能留有30公里以下的残馀海洋层存在于冰层之下，而在天卫三（Titania）和天卫四（Oberon）最多有50公里厚的海洋。大小排名第五的天卫五（Miranda）则可能无法维持液态海洋的存在。

图说：韦伯太空望远镜拍摄的天王星与环，还有它的卫星。图片来源：NASA

　　无论未来要多久以后才能确定这些海洋的组成，它肯定和地球上熟悉的海洋大不相同。预估它们会是非常低温、高盐度的水体，这表示它们有机会被太空船以磁场的方式探测得到。但若是这些海洋主要由氨所构成的话，考量到如此的低温状态，可能会因为导电率太低而无法被太空船测量到。由于天王星和它的五个大卫星已经被列为未来十年NASA优先规划探索的目标，行星科学家们正专注于研究这颗冰巨星，以增进我们对神祕的天王星系统有更进一步了解。（编辑/台北天文馆谢翔宇）

资料来源：NASA
原始论文：JGR Planets

发布单位：台北市立天文科学教育馆

天王星（左）与海王星

　　在太阳系的八大行星中天王星和海王星最像双胞胎，它们的大小、质量、成分与结构、甚至连旋转速度都近似，但是，海王星有迷人、梦幻般的天蓝色，还带有可见的旋转风暴，天王星却呈现单调的淡青色，这两颗行星如此相似，颜色却是明显不同，为什么？

　　根据牛津大学行星物理学家Patrick Irwin领导的一个研究小组发现，因为有一层雾霾包覆，稀释了天王星的蓝色调。

　　天王星和海王星的结构非常相似，都有一个小的岩石核心，被水、氨和甲烷冰所包覆；气态大气由氢气、氦气和甲烷组成，但就像太阳系中的所有其他大气一样，并不是均匀分布而是分层的。

　　研究团队分析了这两颗行星的可见光和近红外的观测结果，建构了新的、能够很完整地复制观测结果的大气层模型。

　　在他们的模型中，两颗行星都有一层光化学雾，这是来自太阳的紫外线辐射分解大气中的气溶胶颗粒，产生的雾霾颗粒，研究人员称之为Aerosol-2层。在天王星上，Aerosol-2层的不透明度几乎是海王星上的两倍，因为这些粒子吸收紫外线，具有几近白色的可见反射光谱，所以天王星观察到的紫外线反射率较低，也解释了为什么天王星在人眼看来比海王星的蓝色更淡许多，以及为什么黑点在海王星比较容易被观察到。

　　Aerosol-2层下方被称为Aerosol-1层是更深的雾层，是甲烷重新蒸发与沉积的雾霾颗粒，这些雾霾颗粒凝结成硫化氢的亚微米晶体，该区域的光谱特征与冰和黑雾一致，研究小组认为，Aerosol-1区域是在海王星上观察到的斑点和条带等暗特征的起源地，如果海王星的Aerosol-2层更薄、更透明，这些特征就会更明显。

　　目前尚不清楚为什么海王星的Aerosol-2层不如天王星的致密，但研究人员认为，海王星的大气层可能比天王星更能有效地通过释放甲烷来清除雾霾。（编译/台北天文馆刘恺俐）

资料来源：Science Alert

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　太阳系中的天王星确实独一无二，不仅仅是由于它的自转轴是躺着的，如果你有办法去附近闻一闻味道，绝对是奇臭无比，就连磁场也是一团乱。大约20年前，天文学家利用仪器来捕捉类木行星的X射线，但只有天王星是一道闪光都没有。而今，我们终于看到了这道X射线光源，但目前还不清楚它的成因及背后所代表的意义。

钱卓X射线望远镜发现了天王星上的X射线源。

　　与太阳系其它行星相比，天王星及海王星的观测及发现相当棘手，因为它们实在太遥远，很少有探测器前往那个冰冷地带。这项新的发现是来自于钱卓X射线天文台的观测结果，第一次观测时在2002年，但一无所获，接着在2017年又进行了2次，研究团队在比较过去及现在的资料时，他们发现了来自天王星的X射线的明确证据。

　　天王星会发出X射线并不奇怪，包含彗星、金星、地球、火星、土星、木星、卫星等，若将这颗遥远的行星的困难度加入，我们到现在才发现它们也不足为奇，我们该感到奇怪的是，天王星究竟是如何发出X射线光源的呢？

有以下几种选择：

　　一、太阳系中大部分X射线来自太阳，当X射线照射到木星及土星上的云层时会产生散射，这也可能发生在天王星上，但研究团队的计算显示，散射产生的X射线源会亮得多。

　　二、土星环中的高能粒子与氧原子交互作用后，会产生X射线萤光。虽然天王星环不像土星环那么华丽，但天王星周围的高能粒子能量更高，如果它们与环上的原子交互作用，也会产生类似的X射线萤光。

　　三、极光，除了地球之外，包含木星、火星、土星、彗星都有极光，而天王星这个气态巨行星应当也会有极光，高能带电粒子沿着磁力线加速，最终沉淀到大气中产生X射线萤光，若真如此，天王星的磁场比其它地方的行星还要复杂得多，这是由于天王星的磁场混乱导致的。

　　即将上线的天文台，如欧洲航天局的雅典娜号或美国宇航局的天猫号，能更好地告诉我们这颗行星到底在搞什么鬼，不止是让我们更加地了解天王星的大气及磁场，并更深入地了解宇宙中的X射线源，该团队的研究成果发表在《地球物理研究》期刊上。（编译/台北天文馆研究组技佐许晋翊）

资料来源：Science Alert