国际天文学界近日取得一项突破性成果——由英国诺森比亚大学Paola Tiranti领衔的科研团队，借助詹姆斯·韦布太空望远镜的观测数据，首次构建出天王星高层大气的三维结构模型。该研究不仅绘制了这颗冰巨行星从云顶向上延伸5000公里的温度与带电粒子分布图，更揭示了其大气动力学与磁场相互作用的复杂机制。
研究团队动用韦布望远镜搭载的近红外摄谱仪，在2025年1月对天王星进行了长达15小时的连续观测。通过捕捉云层上方分子发出的微弱红外辐射，科学家成功获取了传统光学望远镜难以探测的高层大气信息。这些数据经分析后显示，天王星大气温度在3000至4000公里高度达到峰值，而带电粒子密度最大值却出现在约1000公里处，形成明显的垂直错位分布。
论文发表于《地球物理研究快报》的这项研究指出，天王星大气层存在显著的纵向变化特征。这种分层现象与其独特的磁场结构密切相关——该行星的磁轴与自转轴存在约60度的偏角，导致磁层呈现强烈的不对称性。研究负责人Tiranti解释称，这种"歪斜"的磁场持续扭曲着大气环流，使得能量传输过程比此前模型预测的更为复杂。
观测数据还证实了天王星高层大气长期冷却的趋势。最新测得的平均温度为426开尔文（约153摄氏度），较20世纪90年代地面观测记录下降约15%，也低于旅行者2号探测器1986年飞掠时测得的数据。这一发现为理解冰巨行星的热演化机制提供了关键参数，特别是关于内部热源与太阳辐射的能量平衡问题。
科研人员特别强调，韦布望远镜的近红外探测能力使人类首次看清冰巨行星高层大气的真实状态。通过追踪能量垂直传输路径，科学家现在能够直观观察磁场如何塑造大气环境——例如在磁极区域观测到异常的温度波动，以及离子密度随磁场线分布的特殊模式。这些发现将推动行星大气模型向更精细的三维动态模拟发展。
