本文来自微信公众号：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），作者：SF
天王星的磁场非常奇特，对此科学家一直没有给出合理解释。而极光相当于一个窗口事件，我们可以借此了解行星及其卫星的许多信息。近日，英国科学家宣布首次发现了天王星的红外极光，对这次极光爆发事件的研究或许可以解开天王星磁场异常的秘密，以及天王星上是否有生命存在的条件、地球磁场翻转的机制等问题。
近日，英国科学家在《自然・天文学》（Nature Astronomy）发文，宣布首次发现了天王星的红外极光。科学家通过分析这次极光爆发过程，可以为天王星磁场异常、表面温度偏高、是否宜居，甚至地球磁场异常、翻转等一系列问题找到答案。
独特的天王星磁场
在八大行星中，天王星的存在很特别。天王星的自转轴与它的公转面之间相差了 98°，看上去像是在滚着前进。它的磁场更奇特，天王星的磁场轴线与其自转轴线相差 59°，磁赤道也不在地理赤道附近，偏离了天王星半径的 1/3。天王星自身位置、磁场位置都很特别，最终呈现出了一个独特的测层。
1986 年，“旅行者”2 号（Voyager II）飞越了这颗行星（这也是人类发射的探测器唯一一次飞越天王星）。“旅行者”2 号探测到的数据或许可以解释，为什么天王星的磁场如此特别。
利用紫外探测技术，“旅行者”2 号上的几台仪器同时探测到天王星的极光。这些极光可能是它的磁层和电离层之间相互作用的结果，就像在地球上发生的那样。但是，由于天王星的大气主要是氢和氦，温度低很多，导致天王星的极光主要为紫外极光和红外极光。
在“旅行者”2 号探测到天王星紫外极光之后，科学家一直尝试对天王星进行近红外（NIR）波长探测，以期观察到红外极光。
在新研究中，科学家根据 2006 年凯克望远镜 Ⅱ 利用近红外光谱仪观测到的结果，分析发现天王星部分地区的三氢阳离子排放增强，但是温度没有明显升高，这与极光活动产生的电离效果一致。这是科学家第一次观测到天王星的红外极光。
极光爆发的窗口效应
行星上出现极光往往表示发生过异常事件，例如，研究显示，木星上的一些极光爆发事件可能是由发生在木卫一的剧烈火山活动引起的，木卫一向太空喷出的电子和带电原子形成了极光。因此，我们可以认为极光是一个窗口事件，为我们深入了解这些行星及其卫星提供了许多线索。
首先，对于天王星的磁场异常现象，如果说磁场是极光产生的原因，那么极光也会影响磁场。有科学家认为，高能磁场产生大量热量，热量下移的过程就会影响磁赤道的位置，并导致天王星的层面温度比预期高。
其次，磁场和大气都是保证生命存在的重要环境因素，科学家通过分析这次极光爆发的过程，可以评估天王星上是否适合生命生存。
再次，冰态巨行星在宇宙中很普遍，对天王星极光的研究可以帮助我们了解更多的巨行星，例如海王星，我们可以借此研究海王星磁场异常、是否宜居等问题。
最后，尽管地球的磁场没有天王星的那么特别，但是地球磁场也存在磁轴与自转轴不一致、磁场翻转等异常，并且地球磁场与我们息息相关，一点点异常就会闹出很大的动静，或许对天王星磁场的研究，有助于我们解开地球磁场异常的秘密，并达到为人类创造更好生活环境的目的。
参考文献：
Detection of the infrared aurora at Uranus with Keck-NIRSPEC | Nature Astronomy
https://www.popsci.com/science/infrared-aurora-uranus/
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