万物由气而生，天王星大气逃逸，又会何去何从？

文章介绍了多数星球的大气逃逸是通过等离子体发生的，着重介绍了天王星的磁场和失去大量质量的原因。

可怜的老天王星貌似还不能休息。有东西撞到天王星一侧导致其倾斜，所以它的运行轨道和太阳系中其他行星的轨道是垂直的。它可能闻起来很臭。目前科学家发现天王星的大气正在向宇宙泄露。

太阳系行星运行轨道

1986年旅行者二号与这颗冰封行星的历史性相遇时的数据隐藏着一个等离子体团的存在，而这直到现在才发现。这个等离子体团由大气物质所组成，通过天王星的磁场呈漏斗状运出。

大气逃逸

这是第一次发现与冰巨星相关的等离子体团，而这并不仅说明了天王星的大气层在泄露，更揭示了这颗行星奇特而扭曲的磁场的一些动力学。

实际上，大气泄露并不罕见。这就是所谓的大气逃逸，火星就是由此从所以为的相当潮湿的星球变成了一个尘土飞扬的贫瘠荒地；金星在泄露氢气；木星的行星木卫一及土星的行星泰坦都在泄露。甚至地球每天也在损失大约90吨的大气物质。（别担心，我们大约有5140万亿吨，完全消失需要很长时间）

(大卫·斯特恩，《地球物理学评论》，1996年)

有几种机制可以实现这一点，其中之一是通过等离子体，其原理是由等离子体电离气体形成大型圆柱形气泡，被从太阳流出的磁力线所束缚，而该区域称为磁尾。上图显示了地球的情况。

来自大气的离子沿着磁场进入这个区域。当太阳风导致面向太阳一侧的磁场（弓形激波）破裂时，它们会旋转并在尾部重新连接，挤压旋转的等离子体团。一些离子反弹回行星（在地球上产生极光），而等离子体团则带着大气中的离子朝相反的方向飞去。

对于地球来说，这是非常简单和容易理解的。有证据表明，因为火星没有全球磁场，太阳风每天都会以略微不同的方式除去火星上的等离子体团。

但是天王星是一个狡猾的星球，老实说，它的磁场是一团乱麻。

地球的磁场与其行星方向大致一致，但天王星却是侧向扭曲的，它的磁极与地理极点成59度角，而且甚至没有居中。如果在天王星两极之间画一条线，会偏离行星中心相当远。

甚至有证据表明，磁场在夜间打开，白天关闭。说真的，看看这个。是谁想出了这个？

（维基媒体共享/公共领域）

正是这种混乱的磁场，吸引了美国宇航局戈达德太空飞行中心的天文学家吉娜·迪布拉西奥和丹·格什曼的注意，他们正在计划潜在的行星任务，并认为这种特殊的奇怪现象对任务将是一个很好的开端。

天王星磁场

地球磁场

1986年1月，他们在研究旅行者2号所收集的高于以往研究分辨率的磁强计数据时，发现数据中有一个波动，即磁场中的一个光点。

他们研究数据得出结论：尽管天王星有一个奇怪的倾斜、不稳定的磁场，但这一光点确实代表了一个等离子体团的存在，长约204000公里，宽约400000公里（127000 250000英里），并且很可能充满了电离氢，正在远离这颗行星。

这揭示了一些关于磁场的新信息。根据研究人员的分析，天王星的磁场在尾部重新连接，就像地球的磁场一样。它还表明，内力在行星的磁场动力学中起着重要作用。

当然，它还揭示了一种机制，即等离子团可能会运走天王星大量的质量。

用于这项分析的旅行者号数据已有20多年的历史，因此研究人员建议，找到更多信息的最佳方法是再发送一个探测器来全面检查。

“对天王星和海王星而言，磁层环流和质量损失过程仍然是突出和重要的话题，”他们在论文中写道，“为了确定行星旋转和太阳风对于全球等离子体动力学的相对贡献，需要进行新的现场测量。而在此之前，神秘的冰巨磁层有待进一步探索。”

这项研究发表在《地球物理研究快报》上。

BY: sciencealert

FY: 张萌

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