海王星的黑斑到底是怎么回事?

这颗冰巨星的大气层最近有点奇怪,天文学家们正在研究原因。
A sequence of Hubble Space Telescope images from 1994 to 2020 that chronicles the waxing and waning of the amount of cloud cover on Neptune. This long set of observations shows that the number of clouds grows increasingly following a peak in the solar cycle.
哈勃太空望远镜拍摄的这一系列图像记录了海王星云量时多时少的现象。这一长期的观测表明,云的数量在太阳活动周达到峰值后会逐渐增多。NASA、ESA、Erandi Chavez (加州大学伯克利分校)、Imke de Pater (加州大学伯克利分校)

海王星的云层正在消失,现在又出现了一个巨大的黑斑,这颗行星似乎正在经历一些变化。以下是关于我们太阳系第八大行星引起如此关注的原因的一些解释。

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海王星会成为新的木星吗?

天文学家利用欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)观测到了海王星大气层中一个巨大的黑斑以及旁边的一个小亮点。这是首次利用地面望远镜观测到这颗行星的黑斑。研究结果已于8月24日在《自然天文学》杂志上发表。这些新出现的斑点只是海王星蓝色大气背景中偶然出现的特征,新的研究结果为理解它们的神秘性质和起源提供了线索。斑点在巨行星的大气层中很常见,其中木星的大红斑最为著名。1989年,NASA的旅行者2号首次在海王星上发现了一个黑斑,但几年后这些斑点就消失了。

研究团队利用VLT排除了黑斑是由行星云层中的“空洞”造成的可能性。团队的新观测表明,黑斑可能是由于在主要可见的雾霾层下方,空气颗粒变暗所致,因为这些雾霾和冰在海王星大气层中混合

研究团队利用VLT的多单元光谱探测器(MUSE)将从海王星及其斑点反射的阳光分解成不同颜色(或波长),以便他们能够比以往更详细地研究这些斑点。

观测结果还带来了一个惊喜。

“在这个过程中,我们发现了一种罕见的深层明亮云类型,这是以前从未被识别过的,即使是从太空观测中,”该研究的合著者、加州大学伯克利分校的行星科学家迈克尔·黄(Michael Wong)在一份声明中说

这些不同寻常的发光云出现在更大的主黑斑旁边,形成一个亮点,表明新的“深层明亮云”实际上与主黑斑处于大气层的同一高度。研究团队表示,这是一种全新的特征类型,与天文学家之前观测到的高层甲烷冰组成的较小“伴随”云不同。

消失的云

大约四年前,海王星幽灵般的、类似卷云的云层几乎消失了,如今只剩下覆盖在这颗冰巨星南极上空的一小片云。科学家们利用近30年的观测数据(由三台不同的太空望远镜捕捉)终于确定,云层覆盖的减少可能与太阳活动周期同步。这些发现最近发表在《伊卡洛斯》杂志上

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“这些非凡的数据为我们提供了迄今为止最有力的证据,表明海王星的云层覆盖与太阳的周期相关,”该研究的合著者、加州大学伯克利分校的天文学家伊姆克·德·帕特(Imke de Pater)在一份声明中表示。“我们的发现支持了这样的理论:当太阳的(紫外线)射线足够强时,可能会触发一种光化学反应,产生海王星的云。”

太阳动态磁场的活动水平在太阳活动周期中会增加和减少。据NASA称,每11年,磁场就会翻转,变得像一束线一样缠绕。在太阳活动更剧烈的时期,更强的紫外线辐射会轰击我们的太阳系。

研究团队使用了来自加州利克天文台、夏威夷W.M. Keck天文台以及NASA使用了30年的哈勃太空望远镜的数据,并在29年的海王星观测期间观测了2.5个周期的云活动。这颗行星的反射率在2002年增加,在2007年减弱。然后,这颗冰巨星在2015年再次变亮,然后在2020年变暗至有史以来最低水平。那时,大部分云层都消失了。

“能够利用地球上的望远镜研究距离我们25亿多英里外的一个世界的气候,真是太令人着迷了,”该研究的合著者、Keck天文台的天文学家卡洛斯·阿尔瓦雷斯(Carlos Alvarez)在一份声明中说。“技术的进步和观测使我们能够约束海王星的大气模型,这对于理解这颗冰巨星的气候与太阳活动周期之间的相关性至关重要。”

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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