身形與構成像雙胞胎,為什麼海王星外觀較藍、天王星更蒼白?

作者 | 發布日期 2022 年 06 月 01 日 12:25 | 分類 天文 line share follow us in feedly line share
身形與構成像雙胞胎,為什麼海王星外觀較藍、天王星更蒼白?


身為太陽系中距離太陽最遠的 2 顆冰巨行星,天王星與海王星無論大小、質量還是大氣條件都相似到彷彿雙胞胎,但不用擔心難辨別,因為它們有個極明顯差異:海王星顏色比天王星還要湛藍。最近,科學家揭開了兩者顏色差異背後的原因。

1980 年代 NASA 航海家 2 號太空船飛越天王星與海王星時,於可見光波段下發現海王星呈湛藍外觀,相對之下天王星呈較淺青藍色,這令科學家困惑,因為天王星與海王星質量大小差不多(前者約地球 15 倍,後者約地球 17 倍),大氣中的氫(占比都超過 80%)、氦、甲烷等成分與比例也幾乎相同,為何兩者呈現明顯不同的藍?

過去科學家們曾提出,也許是海王星甲烷吸收大量紅光所以看起來更藍,但該說法無法解釋含有更多甲烷的天王星為什麼反而不那麼藍(天王星大氣甲烷含量 2.3%,海王星大氣甲烷含量 1.9%)。

在結合哈伯太空望遠鏡、IRTF 紅外望遠鏡、北雙子望遠鏡觀測結果開發大氣模型後,天文學家現在終於知道原因:天王星由於大氣流動條件較遲緩、導致霧霾堆積,才使得天王星的藍看起來比海王星更加「蒼白」。

模型中,團隊表示影響兩者外觀顏色的關鍵落在大氣 Aerosol-2 層,平常甲烷冰於此層凝結成甲烷雪落下,由於海王星大氣比天王星更活躍動盪,因此更能攪動甲烷顆粒進而減少霧霾,假如海王星與天王星大氣中都未積聚霧霾,那麼兩者外觀就會呈現近乎相同的藍色。

天王星是一個奇怪世界,它的自轉軸傾斜角度高達 97.77275°,幾乎是「躺在」軌道平面上繞行太陽公轉,這顆行星也沒什麼內部熱量,因此具有太陽系所有行星中最冷的大氣層。

科學家需要繼續依靠地面望遠鏡與哈伯太空望遠鏡數據來研究這 2 顆冰巨行星,因為目前沒有飛行器可以再走那麼遠以近距離觀測。

不過 NASA 已建議推出專門調查天王星的下一代大型任務,屆時觀測結果或將徹底改變天文學家對冰巨星的認知。

新論文發表在《Geophysical Research: Planets》期刊。

(首圖來源:NOIRLab