温故知新！旅行者2号数据中又爆出未知秘密，这次会是什么？|天王星|旅行者2号|行星

　　时间回到1986年的1月14日，当旅行者2号运动到天王星附近的时候，拍下了这张照片。这颗行星大气层带有朦胧的蓝色调，正是因为其大气中的甲烷吸收了红光波长。资料来源：NASA（美国国家航空和宇宙航行局）/加州理工学院喷气推进实验室

　　也许是由于行星自身的磁场，这颗巨大且冰冷的行星，看上去正在失去它的一部分大气。1986年1月24日，NASA的旅行者2号在经历了8年半漫长旅行后，即将遇见太阳系神秘的第7颗行星——冰冷的天王星。

　　在接下来的几个小时里，“旅行者2号”都将飞行在距天王星云顶50600英里（81433km）的范围内。“旅行者2号”在这此期间进行了我们迄今为止对这颗行星的唯一近距离数据采集，采集到的数据显示天王星有两个新的环、11个新的卫星，行星温度达到零下353华氏度（零下214摄氏度）。

　　三十年后，科学家们重新分析了当时的数据，发现了另一个秘密。

　　34年前，旅行者2号在整个空间物理学界都不知道的情况下，飞越了一个等离子粒团（一个巨大的磁泡?），可能正是此等离子粒团将天王星的大气层吹向太空。这一发现发表在《地球物理研究快报》上，其中提出的一些问题想要说明天王星具有某一种独特的磁场环境。

　　一个诡异而不稳定的磁场

　　看起来整个太阳系的行星大气都在向太空泄漏。从金星喷射出的氢气加入了太阳风（一种不断逃离太阳的粒子流）。木星和土星喷出带电的气体。甚至地球的大气层也在泄漏。（别担心，这种情况会一直持续10亿年左右。）

　　从人类的时间尺度上来看，这样的影响微乎其微。但是只要时间足够的长，大气逃逸将从根本上改变行星们的命运。看看我们对火星的研究，就能知晓。

　　Gina DiBraccio是NASA戈达德航天中心（Goddard Space Flight Center）的空间物理学家、火星大气与挥发演化项目（Mars Atmosphere and Volatile Evolution）的科学家。她解释道：“火星曾经是一颗潮湿的行星，拥有很厚的大气层。在经过了漫长的40亿年的大气泄漏后，逐渐演变成了我们今天所看到的一颗干旱的星球。”

　　地球磁场驱动了大气逃逸，而它既能为此制动也能成为这一过程的阻碍。科学家认为磁场通过抵御太阳风对大气层的剧烈剥离能够保护我们的生活的家园以及其他行星。但与此同时，磁场也为大气逃逸开拓了道路。比如当土星与木星的磁场线纠缠在一起时，两者之间的大气层就可能因此而发生大规模的大气逃逸。不管服务于何种目的，为了了解大气的变化始末，科学家们密切地关注着磁性。

　　当我们提及天王星时，“神秘”也许是我们脑中蹦出来的为数不多的词之一。磁性——正是天王星如此神秘的又一个原因。1986年旅行者2号于天王星附近的探查性飞掠为我们揭开了这颗行星奇异磁性世界的冰山一角。

　　“它的结构，它移动的方式……”狄勃拉克修说:“天王星依靠的是它自己。”

　　不同于太阳系中的任何一颗行星，天王星是几乎在进行完美的侧旋——就像一只火叉上烤着的猪猪——每十七小时就完成一次360°翻转。

　　天王星的磁场轴与自转轴之间的夹角为60度，所以当它自转时，它的磁层——其磁场开辟的空间——就像一个扔得极其糟糕的足球一样摇摆不定。这也使得科学家们至今仍不知该如何为其建模。

　　这一奇景就像它本身一样成为了一个怪异的磁场，吸引着迪布拉西奥以及她的合著者——同为戈达德太空物理学家的丹•格什曼(Dan Gershman)，一头扎入这个项目中。可能你未曾停过他们的名字，但也许你对某个制定了“向着冰巨星——天王星与海王星前进！”计划的团队有所了解，而两人正是这一团队的成员。他们正在探索一些关于此间的谜团并竭力想要拨开云雾、一窥光明。

　　距离人类上次观测到天王星奇异的磁场已有三十年了，但那确实算是个不错的起点。

　　三十年前当旅行者2号掠过天王星时，它观测并记录了天王星附近磁场的强度和方向，这些存储在了磁强计读数中，科学家们则下载了这些数据进行解析试图破开一些谜团。这些科学家里没人知道自己会发现什么，但人类对真实地渴望总是相似的。时间以秒为单位被支解、重构，每1.92秒个就有一个新的数据点被绘制出来——每个人都迫切地想窥见更多的真实，而每一秒他们都比以往的研究更接近真实。在绘制出来的数据中，平滑的线条被锯齿状的尖峰和低洼所取代。数据通过可视化的方式在他们眼中变得越来越清晰：一个有着迷离故事的小锯齿。

　　瞥了眼扭曲交缠的线与点，格什曼向迪勃拉西奥发问道：“你觉得那会是什么……等离子粒团？”

　　当“旅行者2号”飞掠探索天王星的时候，人们还对等离子体知之甚少，但自那以后我们知道，等离子体被认为是行星失去质量的一种重要途径。这些巨大的等离子体气泡，或者叫做带电气体，会在行星的磁尾的末端被夹断。而这些半途掉链子的其实就是行星磁层中被太阳推回的部分，它们就像是无垠宇宙中的风向袋，标示着对垒双方的力量强弱。如果给它们足够的时间，逃逸的类等离子体可以如巨鲸吸水一般将行星大气中的离子卷走，从而在根本上改变其组成结构。

　　它们在地球和其它行星上被观察到。但迄今为止，没有一个人在天王星上发现等离子体团。DiBraccio通过它的处理管道运算数据，结果是显而易见的。他说到，我认为它是明确的—气泡逃逸了。

　　DiBraccio和Gershman所发现的等离子体团仅仅占用了旅行者2号在天王星中飞行45小时中的60秒。它在磁强计的数据显示成一个快速上下波动的状况。但是当你把它绘制成3D时，它看起来像个圆柱体。Gershman说道。把它们和在土星、木星和水星所观测到的等离子体团的结果相比较。他们估计这个圆柱体至少有127000英里（204000公里）长，大约为250000英里（400000公里）宽。就像所有的行星等离子体团一样，它充满了带电的微粒，其中绝大多数是电离氢，作者所相信？

　　当旅行者2号飞过它时，等离子体的内部暗示了它的起源。一些等离子体的内部有扭曲的磁场。DiBraccii和Gershman观测到了平滑闭合的磁环。像这样环状的等离子体是典型的，通常是一个纺纱状旋转的行星将大气输送到太空的方式。其中离心力起作用，等离子体被挤掉。

　　Gershman说到，根据他们的估计，像这样的等离子体可能占据天王星大气质量损耗的15%～55%，大于木星或土星。它可能是天王星将大气送往太空的主要方式。时光漫漫，等离子体逃逸是如何改变天王星的呢？只有一个观察结果，很难说。DiBraccio答道，想象一下，当一个航天器飞过房间并且试图描述地球的特征。显而易见，它不会向你展示撒哈拉沙漠或南极洲的特征。