数十年来，科学家们始终困惑于天王星为何比预期温度更低。如今，休斯顿大学领导的国际研究团队揭开了谜底：天王星向外辐射的热量超过其吸收的太阳热量，这意味着这颗行星仍保留着远古形成时期残留的内部热能。这一发现改写了科学界对这颗冰巨星演化史的认知，为美国宇航局即将开展的任务提供了更强有力的科学依据，同时为研究行星演化动力机制——包括地球未来气候变迁——提供了全新视角。
这一发现解开了关于这颗巨行星的长期科学谜团，因为1986年旅行者2号的观测分析并未显示其存在显著内部热量——这与科学家们对巨行星形成演化机制的理解相矛盾。
论文第一作者、休斯顿大学自然科学与数学学院地球与大气科学系前博士研究生王新月表示，通过整合数十年的航天器观测数据和计算机模型，研究团队发现天王星释放的热量远超其接收的太阳辐射。
"这说明它仍在缓慢释放形成初期残留的热量，这个关键拼图帮助我们理解其起源和演化历程。"她解释道。
该论文于7月14日发表在美国地球物理学会顶级期刊《地球物理研究快报》上。此项发现与牛津大学Patrick Irwin教授领导的课题组开展的独立研究结论一致。
但合著者、地球与大气科学系教授蒋勋指出，天王星的内部热源强度弱于太阳系其他巨行星，其释放热量仅比吸收的太阳辐射多12.5%。相较之下，木星、土星和海王星测量到的热通量可达太阳辐射吸收量的100%以上。
"从科学角度看，这项研究帮助我们更深入理解天王星及其他巨行星。就未来太空探索而言，我认为它增强了开展天王星探测任务的必要性。"
休斯顿大学地球与大气科学系 王新月
虽然具体原因尚不明确，但研究人员认为天王星可能具有与其他巨行星不同的内部结构或演化历史。
该研究的另一重要发现是，天王星的能量水平会随其长达20年的季节周期变化。王新月表示，这种季节性变化可能源于该行星的偏心轨道和倾斜自转轴。
合著者、休斯顿大学物理系教授黎明指出，此项研究将优化NASA旗舰级任务——环绕探测天王星的规划，这项被美国国家科学院、工程院和医学院列为2023-2032十年最高优先级的任务。
"从科学角度看，这项研究帮助我们更深入理解天王星及其他巨行星，"王新月说，"就未来太空探索而言，我认为它增强了开展天王星探测任务的必要性。"
黎明教授补充说，该团队建立的方法论提供了可验证的理论模型，不仅适用于探索太阳系内其他行星的辐射能量，还可应用于系外行星研究，甚至可能影响地球技术创新和气候认知。
"通过揭示天王星储存和散失热量的机制，我们获得了塑造行星大气、天气系统和气候系统的基础过程的重要认知，"黎明说，"这些发现有助于拓宽我们对地球大气系统和气候变化挑战的认知视野。"