韋伯望遠鏡 15 小時直擊追蹤，首垂直繪製天王星高層大氣圖

太陽系冰巨行星天王星的高層大氣如何分配能量？極光如何運作？NASA 韋伯太空望遠鏡近日釋出的影像破解部分謎題，不僅首次從垂直角度觀察天王星電離層，還揭示由傾斜磁場塑造的特殊極光現象。

天王星自轉軸傾角高達 97.9 度，是個幾乎「躺」著繞太陽公轉的怪胎行星，更擁有全太陽系最奇特磁層（傾斜且偏離行星自轉軸），代表極光以更複雜方式掃過天王星表面。

2025 年 1 月，韋伯太空望遠鏡 NIRSpec 儀器觀測天王星自轉長達 15 小時（將近一整圈），觀察大氣與磁場強烈互動區域結構，首次詳細繪製天王星雲頂上方 5,000 公里大氣的離子溫度、密度，並偵測到雲層上方分子發出的微弱光芒。

這些獨特數據進一步幫助科學家理解天王星極光形成位置、傾斜磁場如何影響極光，以及天王星大氣層過去 30 年為何持續降溫。

測量結果顯示離子溫度、密度並未在相同高度達到峰值，離子溫度於雲頂 3,000～4,000 公里之間最高，離子密度則在雲頂 1,000 公里處達最大值，原因與天王星磁場的「複雜幾何形狀」有關。

韋伯望遠鏡數據也證實天王星高層大氣仍延續 1990 年代初開始的長期冷卻趨勢，目前均溫約 150℃，低於地面望遠鏡和先前太空船記錄數值。

天王星磁極附近則檢測到 2 條明亮極光帶，且帶之間部分區域的離子密度、極光量都出現「耗竭」現象明顯降低，可能由磁力線引導帶電粒子穿過天王星大氣層的方式造成，類似情況也發生於木星大氣。

於紅外波段研究太陽系行星大氣，能位科學家提供外星系統是否可能走上類似路徑的新線索，幫助尋找遙遠恆星周圍可能適居的新世界。

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（首圖來源：NASA）

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