哈伯太空望远镜拍摄的天王星及其部分卫星影像。最新研究透过哈伯望远镜观测这些卫星的表面亮度，意外发现其「领先侧」比预期更暗，可能与太空尘埃覆盖有关。（图：Space Telescope Science Institute）
〔编译陈成良／综合报导〕美国航太总署（NASA）的哈伯太空望远镜最新观测结果，让天文学家对天王星四颗最大卫星的表面特性大感意外。研究团队原本预期这些卫星的「尾侧」表面会因受带电粒子轰击而变暗，实际却观察到相反现象，显示天王星磁层与其卫星间的作用，可能比想像中更为复杂或微弱。
根据phys.org网站报导，此次观测聚焦于阿里尔（Ariel）、昂布里耶尔（Umbriel）、泰坦妮雅（Titania）与奥伯隆（Oberon）四颗卫星。这些卫星与天王星潮汐锁定，自转与公转周期相同，因此永远以同一面朝向公转方向。研究团队原先根据磁层模型预测，尾侧应更暗，因那一侧持续暴露在天王星磁场中的高能带电粒子之下。
然而哈伯望远镜的紫外线观测显示，内侧两颗卫星阿里尔与昂布里耶尔的前后侧亮度几乎没有差异，而最外侧的泰坦妮雅与奥伯隆，反而是「领先侧」较暗且呈红色，颠覆了原先理论。这使研究人员推测，这可能与天王星不规则卫星释放的尘埃有关，而非磁场直接影响。
科学家进一步指出，这些不规则卫星运行轨道倾斜、形状怪异，受到微流星撞击后会释出细微尘埃，这些尘埃长期向内漂移，最终被外侧卫星的「领先侧」扫过并堆积，就像汽车行驶时，昆虫会撞上挡风玻璃一样。这种尘埃沉积造成泰坦妮雅与奥伯隆的领先侧变暗变红，而它们也恰巧成为内侧卫星的天然防尘罩。
这种「卫星间物质交换」的现象在土星与木星系统中亦有观察纪录，如今首次在天王星系统中取得类似证据。研究人员表示，这可能意味著天王星磁层相对平静，或其结构比过往理解更复杂。若要厘清背后机制，仍需更深入探测与后续观测。
这项研究仰赖哈伯望远镜的紫外线光学能力。地面望远镜无法观测紫外线，因此哈伯成为目前唯一能进行此类研究的仪器。研究人员也计划结合韦伯太空望远镜（JWST）的红外线数据，进一步解析这些神秘卫星的成分与演化。
哈伯太空望远镜拍摄的天王星及其五大卫星（泰坦妮雅、奥伯隆、昂布里耶尔、米兰达、阿里尔）影像，图中亦可见阿里尔在天王星上的阴影及天王星暗淡的环。最新研究聚焦这些卫星的表面亮度差异。（图：NASA, ESA, STScI）
来源：自由时报
