文章介紹了多數(shù)星球的大氣逃逸是通過等離子體發(fā)生的，著重介紹了天王星的磁場和失去大量質(zhì)量的原因。

可憐的老天王星貌似還不能休息。有東西撞到天王星一側(cè)導(dǎo)致其傾斜，所以它的運(yùn)行軌道和太陽系中其他行星的軌道是垂直的。它可能聞起來很臭。目前科學(xué)家發(fā)現(xiàn)天王星的大氣正在向宇宙泄露。

太陽系行星運(yùn)行軌道

1986年旅行者二號與這顆冰封行星的歷史性相遇時(shí)的數(shù)據(jù)隱藏著一個(gè)等離子體團(tuán)的存在，而這直到現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)。這個(gè)等離子體團(tuán)由大氣物質(zhì)所組成，通過天王星的磁場呈漏斗狀運(yùn)出。

大氣逃逸

這是第一次發(fā)現(xiàn)與冰巨星相關(guān)的等離子體團(tuán)，而這并不僅說明了天王星的大氣層在泄露，更揭示了這顆行星奇特而扭曲的磁場的一些動力學(xué)。

實(shí)際上，大氣泄露并不罕見。這就是所謂的大氣逃逸，火星就是由此從所以為的相當(dāng)潮濕的星球變成了一個(gè)塵土飛揚(yáng)的貧瘠荒地；金星在泄露氫氣；木星的行星木衛(wèi)一及土星的行星泰坦都在泄露。甚至地球每天也在損失大約90噸的大氣物質(zhì)。（別擔(dān)心，我們大約有5140萬億噸，完全消失需要很長時(shí)間）

(大衛(wèi)·斯特恩，《地球物理學(xué)評論》，1996年)

有幾種機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，其中之一是通過等離子體，其原理是由等離子體電離氣體形成大型圓柱形氣泡，被從太陽流出的磁力線所束縛，而該區(qū)域稱為磁尾。上圖顯示了地球的情況。

來自大氣的離子沿著磁場進(jìn)入這個(gè)區(qū)域。當(dāng)太陽風(fēng)導(dǎo)致面向太陽一側(cè)的磁場（弓形激波）破裂時(shí)，它們會旋轉(zhuǎn)并在尾部重新連接，擠壓旋轉(zhuǎn)的等離子體團(tuán)。一些離子反彈回行星（在地球上產(chǎn)生極光），而等離子體團(tuán)則帶著大氣中的離子朝相反的方向飛去。

對于地球來說，這是非常簡單和容易理解的。有證據(jù)表明，因?yàn)榛鹦菦]有全球磁場，太陽風(fēng)每天都會以略微不同的方式除去火星上的等離子體團(tuán)。

但是天王星是一個(gè)狡猾的星球，老實(shí)說，它的磁場是一團(tuán)亂麻。

地球的磁場與其行星方向大致一致，但天王星卻是側(cè)向扭曲的，它的磁極與地理極點(diǎn)成59度角，而且甚至沒有居中。如果在天王星兩極之間畫一條線，會偏離行星中心相當(dāng)遠(yuǎn)。

甚至有證據(jù)表明，磁場在夜間打開，白天關(guān)閉。說真的，看看這個(gè)。是誰想出了這個(gè)？

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正是這種混亂的磁場，吸引了美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的天文學(xué)家吉娜·迪布拉西奧和丹·格什曼的注意，他們正在計(jì)劃潛在的行星任務(wù)，并認(rèn)為這種特殊的奇怪現(xiàn)象對任務(wù)將是一個(gè)很好的開端。

天王星磁場

地球磁場

1986年1月，他們在研究旅行者2號所收集的高于以往研究分辨率的磁強(qiáng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中有一個(gè)波動，即磁場中的一個(gè)光點(diǎn)。

他們研究數(shù)據(jù)得出結(jié)論：盡管天王星有一個(gè)奇怪的傾斜、不穩(wěn)定的磁場，但這一光點(diǎn)確實(shí)代表了一個(gè)等離子體團(tuán)的存在，長約204000公里，寬約400000公里（127000×250000英里），并且很可能充滿了電離氫，正在遠(yuǎn)離這顆行星。

這揭示了一些關(guān)于磁場的新信息。根據(jù)研究人員的分析，天王星的磁場在尾部重新連接，就像地球的磁場一樣。它還表明，內(nèi)力在行星的磁場動力學(xué)中起著重要作用。

當(dāng)然，它還揭示了一種機(jī)制，即等離子團(tuán)可能會運(yùn)走天王星大量的質(zhì)量。

用于這項(xiàng)分析的旅行者號數(shù)據(jù)已有20多年的歷史，因此研究人員建議，找到更多信息的最佳方法是再發(fā)送一個(gè)探測器來全面檢查。

“對天王星和海王星而言，磁層環(huán)流和質(zhì)量損失過程仍然是突出和重要的話題，”他們在論文中寫道，“為了確定行星旋轉(zhuǎn)和太陽風(fēng)對于全球等離子體動力學(xué)的相對貢獻(xiàn)，需要進(jìn)行新的現(xiàn)場測量。而在此之前，神秘的冰巨磁層有待進(jìn)一步探索?！?/p>

這項(xiàng)研究發(fā)表在《地球物理研究快報(bào)》上。

BY: sciencealert

FY: 張萌

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