【天文学】天王星

天王星，太阳系内从太阳开始计算的第七颗行星，一直以来它在天文学家的眼里都披着神秘的面纱，那是因为与它的那些行星邻居不同，天王星内是一个奇特的世界，它侧身旋转，有一个独特的磁场，并被我们仍在研究的星环和卫星系统所包围。尽管这个星球已经被发现了两个多世纪，天王星仍然是我们太阳系中最神秘的行星，是顶级天文学家和研究机构的首要观测目标。

首先天王星的旋转方式与我们太阳系中的其他行星都不同，天王星的自转轴与它围绕太阳的轨道大致垂直，而天王星还是侧向顺时针自转的，这意味着它的南北两极位于其他行星的赤道上，这就导致它的季节会持续几十年而不是几个月。这种奇怪的旋转被认为是由于天王星早期与另一个天体的巨大碰撞造成的，这次碰撞把它撞倒了，使它走上了现在的轨道，天文学家仍在根据现有资料研究这次撞击的细节，但据猜测这次撞击发生在数十亿年前，当时太阳系仍在形成。

天王星还是一个气体巨行星，内部主要由氢和氦组成，还有少量的甲烷等气体，它的大气层很厚，甲烷等气体组成的云层在其表面旋转，由于甲烷对红光的吸收，所以天王星的大气层整体是蓝绿色的。天王星的磁场也与我们太阳系中其他行星的磁场不同，其他行星的磁场是由内部金属核心的运动产生的，而天王星的磁场被认为是由其冰质地幔的运动产生的，这也就使得天王星的磁场比其他行星的要弱得多，而且天王星的磁场与它的自转轴成大约60度的角度，这就导致了它的磁极位于赤道附近，而不是像其他行星那样位于南北两极。

天王星还有独特的星环和卫星系统，与土星一样，天王星也有一个环绕其赤道的星环系统，尽管它们比土星的星环要暗淡得多，这些星环被认为是由灰尘和小颗粒组成的，它们不断地被天王星小卫星的碰撞和分解所补充。天王星的卫星系统我们目前已知由27颗卫星组成，其中许多卫星非常小，我们也没有进行详细的研究。这些卫星中最大的是米兰达，它的表面很复杂，有深深的峡谷和山脊，其他的卫星包括艾瑞尔、翁布瑞尔、蒂塔尼娅和奥伯伦等，它们都是被以莎士比亚戏剧中的人物命名的。

我们的科学家对天王星及其卫星的研究已经进行了几十年，1986年，美国宇航局的旅行者2号航天器飞过天王星，提供了关于该行星及其卫星的第一批详细图像和数据资料，后面的哈勃太空望远镜和其他地面望远镜使天文学家能够更详细地研究天王星的大气和星环。

而在经过数次延迟后终于在2022年发射升空的詹姆斯-韦伯太空望远镜将能够使我们以前所未有的细节清晰度来研究天王星的大气层和星环，利用上面先进的仪器来分析它们的组成和结构，詹姆斯-韦伯太空望远镜有望为天王星神秘的磁场，以及驱动天王星环和卫星的形成和演变的过程提供新的观测研究资料。欧洲航天局（ESA）也准备在2035年左右进行一个天王星探索任务，这项任务准备向天王星发送一个航天器，以近距离研究其大气层、星环和卫星，并在其冰冷的海洋中寻找生命的迹象。

中国国家航天局在巴黎召开的国际宇航大会上宣布，计划在2030年前后向木星和天王星发射一枚“二合一”探测器。

该探测器隶属于“天问4号”深空任务，将利用金星和地球的引力弹弓效应，加速飞往外太阳系。

“天问4号”主探测器的任务是探测木星系，并进入环绕距离木星最远的伽利略卫星——木卫四的轨道。较小的副探测器则将对天王星进行飞掠式探测。“天问4号”在飞往木星和天王星的过程中，还将飞掠一颗小行星。

“天问4号”的科学任务尚未确定，但是可能会包括对木卫四进行考察，探索木卫和木星系的演化史，以及研究外形不规则的卫星等。

中国国家航天局早期曾考虑过向木卫四发射一枚着陆器，但是最新的方案只有轨道器。

“天问”是我国深空系列探测任务的代号。“天问1号”是火星探测；“天问2号”是近地小行星探测。“天问2号”探测器将于2025年升空，飞往小行星Kamo'oalewa探测并取样返回，随后它还会对一颗主带彗星进行考察。Kamo'oalewa是一颗古怪的小行星，有人认为它是月球的碎片。“天问3号”则是火星取样返回任务，计划在2028年升空。

我们的科学家如此热衷于探索天王星的目的是为了更好地了解天王星及其邻近的气体巨行星的形成和演变过程，通过研究天王星大气层的组成和结构，以及它的磁场、星环和卫星，天文学家们希望能够获得对塑造我们太阳系的过程的新认识，同时他们也希望能够发现关于生命起源的新线索，无论是在地球上还是在太阳系其他地方。