星空有約｜天王星和海王星的顏色有啥奧秘？

在太陽系中，有一對色澤美麗的行星，它們的許多數據都十分接近，主要成分基本相同，因此被稱為太陽系的“雙胞胎”，那就是天王星和海王星。

英國《皇家天文學會月刊》近日發表的一項研究成果向人們揭示了這對行星的“顏色奧秘”。該研究發現，天王星隨季節變換會呈現不同顏色，它84年圍繞太陽公轉一圈，夏至和冬至時顏色偏綠，春分和秋分時顏色偏藍。而其顏色差異與其大氣中甲烷的含量相關。

圖為美國國家航空和航天局發布的水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星（從上至下）的合成照片。（新華社發）

“這項研究為人們解釋了天王星顏色季節性差異的問題。”清華大學天文系光學工程師王卓驍表示，由于天王星是“躺著”自轉，“像是在公轉軌道上滾著運行”，于是在春分和秋分時段，天王星的赤道會面向地球，而夏至和冬至則是其極區面向地球。天王星的甲烷含量赤道多、極區少，因甲烷吸收紅光和綠光，于是赤道偏藍，而天王星極區被發現存在甲烷冰晶顆粒，能強烈吸收紅光和藍光，因此極區顏色略顯綠色。

在太陽系中，天王星和海王星都是典型的“冰巨星”。據介紹，不同于地球等巖質行星，也不同于木星、土星等氫和氦占比超過90%的氣態巨行星，冰巨星的成分僅包含20%左右的氫和氦，其余多為甲烷、氨和水等無機小分子。冰巨星的“冰”也不僅指水冰，由于在外太陽系缺少太陽熱輻射，冰巨星大氣中一定比例的氨、二氧化碳、甲烷在季節性變化中也可由氣態變為液態和固態，形成干冰、氨冰和甲烷冰等。

圖為北京星空攝影愛好者王億文2023年9月14日在北京豐臺拍攝的天王星。（本人供圖）

這項研究同時指出，美國“旅行者2號”探測器所拍攝的天王星圖像顏色接近“真實”，而海王星的顏色則被“人為地調得太藍”，其實天王星和海王星的顏色差別不大，均為淡淡的藍綠色，前者因外層包裹的氣霧層更厚而顏色略淺。

“海王星的確比天王星略偏藍，因為海王星的氣溶膠層較薄，光線更易深入海王星大氣層內部，使得紅光進一步被吸收，偏藍的光被反射出來。”王卓驍說，這和大海呈現藍色的基本原理類似，水也能強烈吸收紅光。但同時，“人為調色”的情況也確實存在。

據他介紹，“旅行者2號”1989年飛掠海王星時，研究人員發現其南半球有一塊大暗斑，但是對比度較弱，為提升海王星圖片的展示度，采取了一定的處理，讓大暗斑更顯著，隨后這張色調嚴重偏藍的海王星圖片便廣為傳播。

圖片說明：上圖是美國“旅行者2號”探測器拍攝的海王星，下圖是哈勃太空望遠鏡拍攝的海王星。（來源：美國國家航空航天局官方網站）

“其實，海王星顏色的誤區并非今天才被大家了解。過去十幾年來，隨著業余望遠鏡的普及，越來越多的人可以利用望遠鏡觀測，親眼看到天王星和海王星這對太陽系‘雙胞胎’的真實樣貌。”王卓驍表示。

此外，天王星為何“躺著”自轉，也是個有趣的謎題。王卓驍認為，這可能源于太陽系早期的動力學演化，受大行星之間相互引力拉扯以及受小天體相互碰撞影響所致。

策劃：劉心惠

記者：魏夢佳

編輯：崇大海、朱舜

新華社國內部、新華社北京分社聯合制作

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來源： 新華社