▲“旅行者2号”探测器于1986年1月24日拍摄的这幅天王星的新月形图像，揭示了天王星冰冷的蓝色大气层。
据《自然·天文学》4月23日刊发的一篇研究论文称，英国牛津大学的帕特里克?欧文（Patrick Irwin）及其国际合作者，利用美国夏威夷莫纳克亚山上镜面直径为8米的双子座北星望远镜（8-meter Gemini North telescope）对来自天王星的红外光线进行光谱分析后发现，天王星的云层顶部弥漫着硫化氢气体。这一结论让几十年来天文学界围绕天王星云层构成的谜团及争论最终尘埃落定。
科学家们利用近红外积分场光谱仪（NIFS），将天王星大气中主要可见云层上方的一个区域反射出的太阳光进行采样，从而获得了双子座北星望远镜的观测数据。美国国家科学基金会的克里斯·戴维斯（Chris Davis）说:“这项研究是对已有设备非常具有创新性的迁移应用，因为NIFS最初的设计是用来研究遥远星系中心巨大黑洞周围的爆炸环境的，而借用NIFS来解决我们太阳系中（关于天王星）长期存在的谜团，正是其用途的有力延伸。”
据检测，天王星云盖中的硫化氢含量很高，由此可推断海王星也是类似情况，而这一现象与木星和土星之类的气态巨行星形成了强烈的对比，它们的云层之上没有硫化氢的迹象，而观察到的是氨——木星和土星上的大部分云层都是由氨冰组成的。这些大气成分的差异从侧面揭示了有关行星形成及其历史所留下的印迹。
“在我们的太阳系形成过程中，氮和硫之间的平衡是由行星形成的温度和位置所决定的（而这些因素也决定了这些行星上氨和硫化氢的存在形态）。”研究小组成员之一英国莱斯特大学的弗莱彻（Leigh Fletcher）说。
关于天王星早期形成的另一个要点是，有很强的证据表明，我们太阳系的巨行星很可能是从最初形成的位置迁移到太阳系中现在的位置的。因此，对于了解天王星的诞生地和进化过程以及细化行星迁移模型来说，确认天王星云层成分的信息是非常宝贵的。根据弗莱彻的说法，当云盖通过冷却凝结形成时，它会将形成云的气体封锁在一个深层的内部储层中，隐藏在我们通常用望远镜无法看到的范围之外。
这些新的发现表明，虽然天王星的大气层可能不适于人类生存，但那个遥远的世界是探索太阳系早期历史的沃土，也许还能帮助我们了解太阳系外围绕其它恒星绕行的大型冰冻行星的物理条件。
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编译：Jonathan 审稿：三水 编辑：程建兰
来源：https://scitechdaily.com/scientists-detect-hydrogen-sulfide-in-the-cloud-tops-of-uranus/
