天王星的光环之谜

根据2006年6月《科学》杂志上的一篇报道，2005年刚刚发现的天王星最外侧的光环是亮蓝色的，这使得它成为了我们太阳系中已知的第二条蓝色光环。两条蓝色光环都与一些小卫星联系在一起，这也许并非巧合。

“土星最外侧的光环是蓝色的，土卫二刚好出现在光环最明亮的位置上。天王星则惊人得相似，它的蓝色光环也紧挨着天王卫二十六（Mab,以下简称为'麦博'）的轨道。”依姆克· 德· 佩特说，她是美国加州大学伯克利分校的天文学教授。“蓝色表明，这条光环主要是由亚微米大小的物质组成的，比其他大部分光环中的物质细小得多，那些光环是红色的。”

2006年4月7日《自然》杂志上的这篇论文的作者包括依姆克· 德· 佩特，美国SETI研究所的马克· 舒瓦特，空间科学研究所的海蒂· B. 哈梅尔,以及美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的瑟拉· 吉伯德，按照作者的观点，两条外侧光环之间的相似性暗示了蓝色的相同起源。现在的许多科学家都认为，土星蓝色的E环是由土卫二表面上新近发现的喷口中不断涌出。然而，对于麦博这个死寂的小岩球来说，这却是不太可能发生的——它的直径大约只有24千米，只是土卫二直径的1/20。

相反，天文学家怀疑，两条光环中出现蓝色的原因是，一些微弱的力量作用在光环中的尘埃上，使较小的颗粒得以保留下来，而较大的颗粒则会被卫星重新俘获。

"我们现在知道,至少有一种方式可以产生蓝色光环,而且不需要涉及气体喷发,因为麦博显然太小,无法产生内部活动。" 舒瓦特说。他和NASA艾姆斯研究中心的杰克· 利索尔从哈勃太空望远镜在2003年拍摄的照片上发现了麦博。

土星蓝色光环的最可能解释，是在土卫二上的气体喷发被发现之前提出的。在这个模型中，流星击中土卫二的表面，将碎屑分散到它的轨道上，这些碎屑大小不一，各种尺寸的都有。较大的碎片会逗留在轨道上，最终被卫星清除干净，而较小的颗粒会受到一些微弱作用力的影响，偏移出卫星轨道，因而得以保留下来。这些作用力包括阳光的压力，作用在带电尘埃颗粒上的磁扭力，以及土星的赤道鼓起对引力产生的微弱影响。

最终的结果，就是一条宽阔的光环，其中的颗粒较小，大部分的直径都不超过0.1微米——只有人类头发直径的千分之一，它们主要散射和反射蓝光。

“这个模型可以直接套用在天王星上，” 依姆克· 德· 佩特说，“不过我们仍然需要理解这个过程的细节。”

其他的所有光环——那些围绕着木星、土星、天王星和海王星的光环——都是谝红的。虽然它们包含了各种大小的颗粒,可以反射许多波长的光线,但红光仍然是主要的,这不仅因为直径几微米到几米的较大颗粒大量存在,而且还因为这些物质本身也许就是偏红的,这种颜色可能来自于铁元素.根据凯克望远镜拍摄的天王星系统近红外图像,可以很明显地看到R1环,而R2环却无法看见,表明R2环的颜色是很蓝的。

“两条都是最外侧的光环，两条光环都有卫星包含在其中，它们都是蓝色的光环。这不可能只是巧合，一定有某种共同的动力学过程导致了这两种现象。”舒瓦特说。科学家将凯克望远镜所做的近红外观测与哈勃太空望远镜拍摄的可见光照片结合在一起，从而发现了这条蓝色的光环。依姆克· 德· 佩特、海蒂· B. 哈梅尔和瑟拉· 吉伯德从2000年起，就一直在利用凯克望远镜上的第二代红外相机观测天王星。2005年8月，他们又拍摄了30张新的照片，希望能够在天王星光环侧向我们的时候，看见一些新的结构。另一方面，舒瓦特和利索尔也在2003—2005年，利用哈勃的高新巡天相机拍摄了很多天王星的可见光照片。

没有一个小组意识到他们已经拍到了新的光环，直到他们开始细致分析，将图片叠加在一起时，暗淡的结构才从背景中显现出来。2005年12月，舒瓦特和利索尔报告发现了两条新光环——天王星的第12条和13条光环

，还有两颗新卫星，麦博和天王卫二十七。依姆克· 德· 佩特、海蒂· B. 哈梅尔和瑟拉· 吉伯德随即发现，他们的照片中可以看到两条新光环中靠近内侧的那条，但最外侧的光环却无法看见。蓝色光环的最亮处距离行星中心大约97 700千米，与麦博的轨道完全一致。

进一步的分析向两个小组证实，在可见光的波段中可以看到的外侧光环，确实无法在近红外波段中被观测到，因此它一定是蓝色的。这项分析还证明，麦博与它的光环一样，无法在红外线波段被看到，它可能被水冰所覆盖，就像天王星其他的外侧卫星一样，而且它可能是天王星最小的卫星。

“如果麦博与天王星其他的外侧卫星一样，我们应该已经可以看到它了，”吉伯德补充说，“这意味着，它很可能被水冰所覆盖，就像传统的天王星卫星一样。”

这两个小组计划对天王星展开进一步的观测，以发现更多关于光环和这颗行星表面的信息。“2007年，当光环侧向地球时，暗淡的光环应该更容易被看见。” 海蒂· B. 哈梅尔说.