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JWST的近红外相机（NIRCam）拍摄了这张天王星的图像。它展示了这颗行星环的惊人景象。JWST、哈勃太空望远镜（HST）和凯克天文台的联合观测聚焦于两条最内侧的环，以研究它们不同的成分。图片由NASAJWST提供。
天王星是一个奇特的星球。它不仅以侧卧的姿态绕太阳公转，周期约为84.3个地球年，还拥有一套纤细的环系统，这些环在某些地方被一些奇特的小卫星束缚着。其中的μ（缪）环和ν（纽）环异常暗淡，这使得它们很难研究。
哈勃太空望远镜（HST）、詹姆斯韦布太空望远镜（JWST）以及夏威夷莫纳克亚山上凯克天文台的数据显示，这两个环呈现不同的颜色。揭示这些差异的观测结果是反射光谱，它测量了从环颗粒反射的阳光。通过解码这些环的光线，我们可以追踪它们的颗粒大小分布和成分，这有助于了解它们的起源，为天王星系统及类似行星的形成和演化提供新见解，加州大学伯克利分校教授、讨论该发现的论文主要作者伊姆克德帕特说。 （
μ环在光谱中呈现蓝色，主要由冰粒构成。它距离天王星的云顶约98000公里。有趣的是，土星的E环也呈蓝色，其粒子来自卫星土卫二。天王星的μ环和土星的E环是太阳系中已知的仅有的两个此类环。
在光谱中呈现红色、距离天王星云顶约67000公里的ν环布满尘埃，由10%至15%的富碳有机物组成。这两个环在成分上的差异引发了许多关于其物质来源以及它们存在于这两个环中的机制的问题。
用JWST拍摄的天王星外环环系统，拍摄于2025年2月2日，使用中心波长为3.2毫米（左图）和1.5毫米（右图）的宽带滤镜。ε环和δ环均由箭头标出。左图：为了呈现整个系统，天王星及其主环系统的亮度被降低了100倍。右图：为了在天王星和主环的散射光之上看到这些环，该图像经过了高通滤波处理。credit：ImkedePater，MattHedman
它们怎么会如此不同呢？
根据德帕特的说法，这些来源非常不同。ν环的物质来源于微陨石对富含有机物质的未被观测到的岩石天体的撞击以及这些天体之间的碰撞，这些岩石天体必定必定在一些已知卫星之间运行，她说道。一个有趣的问题是，为什么为这些环提供物质的母体在成分上如此不同。
μ环的冰粒子来源原来是冰卫星玛布。它通过哈勃太空望远镜观测发现，根据最新观测，它似乎主要主要由水冰构成。由于它与μ环到天王星的距离相同，它可能会用因小型撞击从玛布表面脱落的微小冰粒来补充环粒子。
Mab是环绕天王星运行的一颗小卫星，也是μ环的物质来源。图片由NASAESASTScI提供
为什么Mab与天王星的其他内层卫星如此不同？那些卫星大多是岩石天体，而Mab的成分仍然是个谜。答案将来自对太阳系外层随时间动态演化的进一步研究。飞掠图像也将帮助科学家更多地了解Mab和环绕天王星的其他卫星的成分。
天王星环的历史
天王星的环是太阳系中被发现的第二组行星环，仅次于土星环。它们首次被观测到后，旅行者2号探测器在飞掠天王星期间又发现了两个环。哈勃空间望远镜在后续观测中发现了两个外侧环。与土星环不同，天王星的环较为暗淡且狭窄，部分环宽度仅有几千米；有些环的光学密度较高（即更厚），而另一些则非常薄。
天王星卫星的注释版本。公有领域。
天王星的环系统可能相当年轻。一些估计认为它的年龄约为5亿到6亿年，而且几乎可以肯定它起源于曾经围绕该行星运行的几颗卫星的碰撞。这些碰撞产生了更小的碎块，这些碎块自身又发生碰撞，形成更小的粒子和尘埃。最终，这些物质聚集成环，而这些环会通过与与Mab以及系统中另一个迄今未被观测到的天体发生的其他小型碰撞不断得到更新。行星科学家仍在努力理解使这些环保持如此狭窄的机制。牧羊犬卫星可能起到了作用，但这一点尚未得到证实，因为并非每一个狭窄的环都被一对小卫星所束缚。
使用凯克望远镜、詹姆斯韦布空间望远镜和哈勃空间望远镜的科学家们将继续监测天王星环的变化，包括亮度变化，这可能表明该系统出现了新的活动。我们看到了μ环亮度随时间变化的迹象，而造成这些变化的原因仍然是个谜，合著者、爱达荷大学教授马特赫德曼补充道。
更多信息
新研究揭示了天王星两个外环的不同起源
利用凯克望远镜、詹姆斯韦布空间望远镜和哈勃空间望远镜的观测数据对天王星外环进行可见光和近红外波段表征
相关知识
天王星是太阳系八大行星之一，属气态巨行星，按与太阳距离排序为第七颗。它的自转轴倾斜近98度，几乎躺着自转，这是其显著特征。1781年由威廉赫歇尔发现，大气主要含氢、氦和甲烷，甲烷使其外观呈蓝绿色。它是人类用望远镜发现的首颗行星，体积排太阳系第三，质量排第四。
BY: Carolyn Collins Petersen
FY: AI
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