太陽系里有一顆“躺著轉(zhuǎn)”的行星——天王星！它的自轉(zhuǎn)軸幾乎與公轉(zhuǎn)軌道面平行，像個被打翻的陀螺，在84年的漫長公轉(zhuǎn)中“滾”著繞太陽轉(zhuǎn)圈。這顆藍(lán)綠色的冰巨星，連帶著它的衛(wèi)星家族，總愛給科學(xué)家制造驚喜。

最近，NASA的哈勃望遠(yuǎn)鏡就帶來了一個“反轉(zhuǎn)劇情”——天王星最大的四顆衛(wèi)星（天衛(wèi)一、天衛(wèi)二、天衛(wèi)三和天衛(wèi)四）的表面明暗分布，和科學(xué)家原本的預(yù)測完全相反！

從“預(yù)期”到“反轉(zhuǎn)”：磁層互動的猜想落空

科學(xué)家最初的目標(biāo)，是研究天王星的磁層（由行星磁場形成的“帶電粒子泡”）如何影響衛(wèi)星表面。他們推測，磁層中的高能粒子會持續(xù)轟擊衛(wèi)星的“背向面”——也就是衛(wèi)星繞天王星公轉(zhuǎn)時，始終朝后的那一側(cè)。這些粒子會像“宇宙砂紙”般，逐漸讓背向面的冰層變暗；而“朝向面”（公轉(zhuǎn)時朝前的一側(cè)）則因較少被粒子撞擊，應(yīng)該更明亮。

但哈勃的紫外觀測數(shù)據(jù)卻顛覆了這一猜想：天衛(wèi)一和天衛(wèi)二（內(nèi)側(cè)兩顆衛(wèi)星）的朝向面與背向面亮度幾乎一致；而天衛(wèi)三和天衛(wèi)四（外側(cè)兩顆衛(wèi)星）的朝向面反而更暗、更紅——和預(yù)期完全相反！

塵埃“雨”的秘密：衛(wèi)星也有“擋風(fēng)玻璃”效應(yīng)

為什么會出現(xiàn)這種反轉(zhuǎn)？科學(xué)家把目光投向了天王星的“不規(guī)則衛(wèi)星”——這類衛(wèi)星軌道又大又扁，還歪歪扭扭地“斜掛”在天王星赤道面外。它們的表面不斷被微隕石撞擊，濺起的塵埃會慢慢向天王星方向漂移，最終掠過天衛(wèi)三和天衛(wèi)四的軌道。

關(guān)鍵來了：當(dāng)外側(cè)衛(wèi)星（天衛(wèi)三、天衛(wèi)四）繞天王星公轉(zhuǎn)時，它們的朝向面正對著塵埃漂移的方向，就像開車時前擋風(fēng)玻璃會撞滿蟲子——這些塵埃會逐漸覆蓋朝向面，讓它變得更暗更紅。而內(nèi)側(cè)的天衛(wèi)一和天衛(wèi)二，剛好被外側(cè)衛(wèi)星“擋住”了大部分塵埃，所以表面明暗差異不明顯。

“這種現(xiàn)象在土星系統(tǒng)甚至木星系統(tǒng)也出現(xiàn)過，”研究團(tuán)隊(duì)成員布萊恩?霍勒說，“這是我們首次在天王星衛(wèi)星中發(fā)現(xiàn)類似的物質(zhì)交換證據(jù)。”

哈勃的“紫外眼”：解開冰巨星的密碼

這次發(fā)現(xiàn)離不開哈勃的“獨(dú)門絕技”——它的紫外觀測能力。由于地球大氣會吸收紫外線，地面望遠(yuǎn)鏡無法完成這一任務(wù)；而目前其他空間望遠(yuǎn)鏡的紫外分辨率也難以與哈勃媲美。正是憑借這雙“紫外眼”，科學(xué)家才捕捉到了衛(wèi)星表面細(xì)微的亮度差異。

未來，NASA的詹姆斯?韋伯望遠(yuǎn)鏡將提供更多紅外數(shù)據(jù)，幫助我們更全面地理解天王星衛(wèi)星與磁層的互動。畢竟，這顆“躺著轉(zhuǎn)”的行星，連磁層都歪歪扭扭（與衛(wèi)星軌道面有59度傾角），它的衛(wèi)星家族還有太多秘密等待揭曉。

從“預(yù)期”到“反轉(zhuǎn)”，科學(xué)探索的魅力就在于不斷被數(shù)據(jù)“打臉”——每一次意外，都是接近真相的新起點(diǎn)。

你還知道哪些關(guān)于天王星的冷知識？比如它為何是藍(lán)綠色？

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