韦布望远镜拍到天王星被神秘磁力“扭曲”

本研究由英国诺森比亚大学的葆拉·蒂兰蒂（Paola Tiranti）领衔，利用詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）对天王星高层大气（最高达云层上方5000公里）开展高精度观测，覆盖电离层区域——即大气被电离、且受行星磁场强烈影响的区域。结果首次清晰揭示了天王星极光的形成位置，并阐明其异常倾斜且偏心的磁场如何塑造极光分布：望远镜探测到两道明亮的极光带靠近磁极，而两带之间存在一个辐射较弱、离子密度较低的暗区，这很可能源于磁力线结构的过渡变化。类似现象曾在木星上观测到，说明磁场构型主导带电粒子运动。数据还显示，过去三十年间天王星高层大气持续冷却，当前平均温度约426开尔文（约150℃），低于此前地面望远镜或早期航天器的测量值；温度峰值出现在云层上方3000–4000公里处，而离子密度峰值则更靠近1000公里高度；不同经度上的温度与密度差异显著，反映出磁场结构的复杂性。研究团队强调，这是人类首次实现天王星高层大气的三维成像，韦布望远镜的超高灵敏度使科学家得以追踪能量在大气中的垂直传输过程，并直观看到偏斜磁场对大气深层的影响。该成果不仅深化了对冰巨星（如天王星、海王星）能量平衡的理解，也为未来研究太阳系外巨行星提供了关键方法支撑。观测基于JWST第5073号普通观测项目（首席科学家为诺森比亚大学H. Melin），于2025年1月19日使用NIRSpec积分视场单元连续观测15小时，成果发表于《地球物理研究快报》。韦布望远镜是迄今最强大的空间望远镜，由美国宇航局（NASA）、欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）联合执行；ESA负责提供阿里安5号火箭发射服务、主导部分任务改造，并研制了NIRSpec仪器，同时承担中红外仪器MIRI一半的研发工作（由欧洲多家国家级研究所组成的‘MIRI欧洲联盟’与喷气推进实验室JPL及亚利桑那大学合作完成）。