詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）近日完成了对天王星的首次高层大气三维观测，为科学家理解这颗冰巨星的大气动力学与磁场相互作用提供了全新视角。研究团队通过近红外光谱仪（NIRSpec）持续追踪近17小时的天王星自转过程，捕捉到其高层大气中微弱的分子辐射信号，绘制出自云层顶部至5000公里高空的垂直温度与离子密度分布图。
观测数据显示，天王星高层大气存在显著的能量传输不对称性。在磁极区域，两条明亮的极光带贯穿南北，其间的暗区辐射强度骤降30%，离子密度减少45%。研究团队推测这种极光带间的"空洞"现象与磁力线扭曲有关——天王星磁场轴与自转轴存在60度夹角，导致带电粒子在穿越大气时路径发生偏转。类似结构在木星极光区也曾被发现，但天王星的磁场倾斜角度更大，使得极光带以复杂轨迹扫过行星表面。
更令人意外的是，韦布望远镜证实天王星高层大气长期处于冷却趋势。通过对比1990年代旅行者号探测器数据与地面望远镜观测记录，科学家计算出当前大气平均温度为426开尔文（约153摄氏度），较此前记录下降约10%。这种持续降温可能源于大气环流模式改变或内部热源减弱，但具体机制仍需进一步验证。
该研究项目首席科学家、诺森比亚大学保拉团队指出，韦布望远镜的灵敏度达到此前仪器的100倍，首次实现了对冰巨星高层大气的三维建模。通过追踪不同高度层的温度波动，团队发现500公里高度处存在热量峰值，这可能与甲烷分子光解产生的重力波有关。这些发现为构建太阳系外巨行星大气模型提供了关键参数。
作为国际合作的典范，韦布望远镜由NASA、ESA与CSA共同管理。欧洲航天局不仅提供了近红外光谱仪与中红外仪器的核心部件，还负责阿丽亚娜5型火箭的适应性改造。此次天王星观测属于普通项目5073号，累计获得15小时连续观测数据，为后续研究冰巨星大气演化奠定了基础。相关成果已发表于《地球物理研究快报》。
