海王星已经是一颗冰巨星,但它可能正在经历寒流

海王星已经是一颗冰巨星,但它可能正在经历寒流

海王星一直被称为冰蓝色巨兽。这颗太阳系第八远的行星是一个黑暗、寒冷的地方——但现在,一个国际太空科学家小组发现,海王星厚厚的大气层温度实际上可能比之前认为的还要低。

过去 20 年来对海王星拍摄的热红外图像显示,其热亮度在 2003 年变暗,这表明该行星平流层(位于天气形成区域上方的大气层)的平均温度在此期间下降了约 8 摄氏度(14 华氏度)。该研究结果于 4 月 11 日发表在《行星科学杂志》

和地球一样,这颗气态巨行星中最小的行星也处于轴倾角,这意味着它有四个季节。由于距离太阳更远,海王星需要更长的时间才能完成一次公转——大约 165 个地球年。这也意味着海王星上的季节要慢得多——想象一下冬天要持续 40 多年。但莱斯特大学和美国宇航局喷气推进实验室 (JPL) 的研究小组观察到了 2003 年至 2018 年之间的寒冷趋势,考虑到海王星漫长的季节,这是一个令人惊讶的快速温度变化。

“这种变化是意料之外的,”莱斯特大学研究员、论文第一作者迈克尔·罗曼在该大学的新闻稿中表示。“由于我们一直在南半球初夏观察海王星,因此我们预计温度会缓慢变暖,而不是变冷。”

观测到的海王星热红外亮度变化,这是衡量海王星大气温度的指标。该图显示了所有现有地面望远镜拍摄的图像中海王星平流层热红外亮度随时间变化的相对变化。图像越亮,温度就越高。南极似乎在过去几年里显著升高了。Michael Roman/NASA/JPL/Voyager-ISS/Justin Cowart

这项研究是迄今为止对海王星奇特大气温度进行的最大规模调查。该团队利用了 2003 年至 2020 年期间夏威夷和智利望远镜收集的 95 多个热红外观测数据。更亮的热图像意味着温度更高,而更暗意味着温度更低——而且随着时间的推移,该行星的亮度明显变暗。“我们的数据只涵盖了不到半个海王星季节,所以没有人预料到会看到巨大而快速的变化,”JPL 高级研究员、这项研究的合著者 Glenn Orton 在新闻稿中也指出。

在海王星不同区域收集的数据也暗示温度可能会发生剧烈波动。例如,在 2018 年至 2020 年期间,南极平流层温度反而上升了约 11 摄氏度,即 20 华氏度。研究人员指出,这种程度的极地变暖在海王星上从未见过。虽然该团队尚未确定这种涨落的原因,但罗曼解释说,其中一个原因可能是“温度变化可能与海王星大气化学的季节性变化有关,这可能会改变大气冷却的效率。”他补充说,天气模式的变化可能是其中的原因。

[相关:奇怪、黑暗和热的冰可以解释天王星和海王星的不稳定磁场]

海王星的大气层和全球温度也可能受到 11 年太阳周期的影响。此时太阳磁场的磁极翻转,导致表面活动发生变化,如太阳黑子。当振荡接近 11 年大关(也称为太阳最小值)时,太阳活动通常会平静下来,而太阳黑子在太阳最大值期间达到峰值,活动也会在中途增加。先前的研究表明,海王星的可见亮度与太阳周期有关。现在,这项研究提供了进一步的证据,表明太阳活动与明亮的云层图案和波动的温度有关。

詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 计划于今年晚些时候观测天王星和海王星这两颗遥远的冰巨星的天气、化学和环流模式。研究小组希望望远镜收集到的大气信息能为这颗冰行星的奥秘提供更多启示。

罗曼告诉路透社 “大气层似乎比我们天真想象的要复杂得多,这并不奇怪,这似乎是大自然一次又一次教给科学家的普遍教训。”“我认为海王星对我们很多人来说都非常吸引人,因为我们对它知之甚少。”

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