天文学家首次绘制了天王星电离层的垂直结构，发现了意想不到的温度峰值、减弱的离子密度，以及受该行星极端磁场塑造的令人困惑的暗区。这些结果借助NASA/ESA/CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜搭载的NIRSpec仪器开展近一整天观测得以获得，证实天王星的高层大气几十年来持续冷却，并罕见地揭示了这颗冰巨星与太空相互作用的独特模式——这在太阳系内其他天体中独一无二">天文学家首次绘制了天王星电离层的垂直结构，发现了意想不到的温度峰值、减弱的离子密度，以及受该行星极端磁场塑造的令人困惑的暗区。这些结果借助NASA/ESA/CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜搭载的NIRSpec仪器开展近一整天观测得以获得，证实天王星的高层大气几十年来持续冷却，并罕见地揭示了这颗冰巨星与太空相互作用的独特模式——这在太阳系内其他天体中独一无二">天文学家首次绘制了天王星电离层的垂直结构，发现了意想不到的温度峰值、减弱的离子密度，以及受该行星极端磁场塑造的令人困惑的暗区。这些结果借助NASA/ESA/CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜搭载的NIRSpec仪器开展近一整天观测得以获得，证实天王星的高层大气几十年来持续冷却，并罕见地揭示了这颗冰巨星与太空相互作用的独特模式——这在太阳系内其他天体中独一无二。
天王星的高层大气是太阳系中认知度最低的区域之一，尽管其对理解巨行星与空间环境的相互作用机制至关重要。诺森比亚大学天文学家Paola Tiranti及其团队利用韦伯望远镜的NIRSpec仪器，对天王星进行了近一整天的持续观测，测量了其电离层的垂直结构——电离层是大气中极光形成的带电层。
“这是我们首次能够观测到天王星高层大气的三维结构，”Tiranti博士表示，“凭借韦伯望远镜的高灵敏度，我们可以追踪能量在行星大气中的向上传输过程，甚至能探测到其不对称磁场产生的影响。”观测数据显示，温度在行星表面以上约3000至4000公里处达到峰值，而离子密度峰值则出现在1000公里附近，且显著弱于现有模型的预测。
韦伯望远镜还探测到天王星磁极附近存在两条明亮的极光发射带，同时发现一个令人意外的区域——该区域的极光发射与离子密度均出现耗尽，这可能与天王星倾斜且偏移的磁场异常几何形态相关。这些发现不仅证实了天王星高层大气几十年来的冷却趋势，还揭示了其磁环境塑造的新结构，为未来探测任务提供了关键基准。
“天王星的磁层是太阳系中最奇特的磁层之一，”Tiranti博士补充道，“它倾斜且偏离行星自转轴，导致其极光以复杂方式扫过行星表面。”“韦伯望远镜如今让我们看到了这些影响深入大气的程度，通过如此详细地揭示天王星电离层的垂直结构，帮助我们理解冰巨星的能量平衡机制，这是表征太阳系外巨行星的关键一步。”
该研究成果发表于《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）期刊。