这是詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的“近红外光谱仪（NIRSpec）”观测到的天王星">这是詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的“近红外光谱仪（NIRSpec）”观测到的天王星">这是詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的“近红外光谱仪（NIRSpec）”观测到的天王星。
天王星是太阳系中以独特性著称的巨大冰行星。其自转轴相对于公转轨道面几乎横躺（约98度），且磁场轴与自转轴大幅倾斜并偏离中心，形成了极为复杂的环境。
此前，天王星厚重云层上空的高层大气中，能量如何传输一直是未解之谜。
本次，英国诺森比亚大学的Paola Tiranti等人组成的研究团队，利用2025年1月詹姆斯·韦伯太空望远镜NIRSpec观测的天王星数据，首次成功绘制了天王星高层大气的垂直结构（按高度分布的立体结构），并公布了该研究成果。
观测中揭示的温度与密度变化
詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测持续了天王星近1次自转周期，揭示了从云顶到上空5000公里的广阔区域情况。图像颜色代表发光高度差异：蓝色对应较低高度，红色对应较高高度。
【▲ 詹姆斯·韦伯太空望远镜“近红外光谱仪（NIRSpec）”观测的天王星时间序列（Credit: 欧洲航天局/韦伯、美国国家航空航天局、加拿大航天局、空间望远镜科学研究所、P. Tiranti、H. Melin、M. Zamani（欧洲航天局/韦伯））】
研究团队详细分析结果显示：在大气分子电离后与磁场强烈相互作用的电离层中，离子密度在约1000公里高度达到最大值，而温度则在远高于此的3000-4000公里高度区间出现峰值。
此外，天王星距太阳平均约19天文单位（AU），是已知的极寒行星，但其高层大气却具有高温特性——过去观测暗示，自1990年代初以来其高层大气持续缓慢降温。
本次观测测得的高层大气平均温度约426开尔文（约150℃），低于此前地面望远镜及探测器记录值，证实高层大气的冷却趋势仍在持续。
进一步，天王星独特磁场的影响也被详细捕捉到。研究团队指出，除在磁极附近确认到两条明亮极光带外，还发现极光带之间的部分区域存在发光和离子密度显著降低的区域——这表明形状复杂的天王星磁场可能支配着大气中带电粒子的运动。
本次研究立体且详细地描绘了天王星极光的形成机制，以及能量向高层大气的传输过程。该成果不仅对太阳系巨大冰行星的研究具有意义，也有望成为阐明太阳系外巨行星能量收支机制的重要线索。
开头的图像由欧洲航天局（ESA）于2026年2月19日公开。
文/索拉诺萨基 编辑/sorae编辑部
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参考文献及来源
ESA – Webb maps Uranus’s mysterious upper atmosphere
Tiranti et al. – JWST Discovers the Vertical Structure of Uranus’ Ionosphere (Geophysical Research Letters)