天王星未解之谜仍然遥不可及，对这颗冰冷行星的卫星的最新观测又增添了一个谜团。在寻找关于这颗行星磁环境的线索时，一个研究团队遇到了与四颗天王星卫星——阿里埃尔（Ariel）、乌姆布里埃尔（Umbriel）、泰坦尼亚（Titania）和奥伯龙（Oberon）——的亮度有关的一个不寻常的惊喜。
这些潮汐锁定的卫星都有一个“领先”的侧面，在绕天王星运行时始终朝向同一方向，还有一个“跟随”的侧面，始终朝向相反方向。研究人员曾认为，卫星的跟随侧会比领先侧更暗，但由于 NASA 哈勃太空望远镜的发现，这一假设被彻底颠覆，这些发现揭示了天王星的极致怪异。
天王星的奥秘
天王星的磁层尚未完全被理解，新的细节仍在不断涌现。NASA 的旅行者 2 号探测器最初于 1986 年观测了天王星，发现了其磁层（围绕行星并由行星磁场主导的区域）表现出的奇怪特征。
即，它发现缺乏等离子体和强大的辐射带，这在当时令科学家们困惑。然而，2024 年的一项研究证实，这些状况是旅行者 2 号飞掠期间到达该行星的强烈太阳活动的結果。
科学家们继续寻求天王星磁层的清晰解释，希望能理解这颗行星的怪癖。
约翰霍普金斯大学应用物理实验室的首席研究员理查德·卡特赖特（Richard Cartwright）在一份声明中说：“天王星很怪异，所以磁场究竟在多大程度上与它的卫星相互作用一直不确定。首先，它相对于黄道的倾角为 98 度。”
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发现一个变暗的惊喜
天王星及其磁力线旋转的速度比其卫星绕行星运行的速度快。因此，磁力线不断地扫过卫星，用带电粒子撞击它们的跟随侧。研究人员认为这会使跟随侧变暗。
依靠哈勃太空望远镜的紫外线观测能力来研究卫星的亮度，研究人员发现了一些完全出乎意料的东西：内层卫星（阿里埃尔和乌姆布里埃尔）的两个半球亮度相似，而外层卫星（泰坦尼亚和奥伯龙）的两个半球则呈现出更令人震惊的特征。这两颗卫星的领先半球比其跟随半球更暗、更红，这彻底打破了先前的假设。
收集宇宙尘埃
研究人员有一个猜测来解释这种现象；围绕天王星运行的其他不规则卫星不断受到微陨石的撞击，释放出尘埃，这些尘埃逐渐向行星内部移动。这些尘埃挡住了泰坦尼亚和奥伯龙的去路，它们在领先的半球上收集了这些尘埃，正如声明中所说，“就像你在高速公路上开车时，虫子撞到你的挡风玻璃上一样。”
然后，尘埃会使这两颗外层卫星的领先半球变暗，它们承担了大部分碎片，并保护内层卫星阿里埃尔和乌姆布里埃尔免受同样的影响。
太空望远镜科学研究所的联合研究员布莱恩·霍勒（Bryan Holler）说：“我们在土星系统以及可能是木星系统中也看到了同样的情况。这是我们看到的关于天王星卫星之间类似的物质交换的早期证据之一。”
卡特赖特说：“所以这支持了另一种解释。那就是尘埃的收集。我甚至没想过会涉及到这个假设，但你知道，数据总是会让你惊讶。”
天王星磁层的身份仍然难以捉摸，现在研究人员表示，它可能比之前认为的还要复杂。它可能根本没有那么活跃，或者，磁层和天王星卫星之间的相互作用可能正在发生，但它们可能不会像最初预测的那样影响卫星的亮度。现在谜团加深了，研究人员表示需要更多的研究来找到答案。
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文章来源
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Nature Astronomy.旅行者 2 号飞掠期间天王星磁层的异常状态
NASA.天王星的卫星
