星空有約丨太陽系“雙胞胎”的“顏色奧秘”-新華網
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2024 01/10 16:03:43
來源:新華網

星空有約丨太陽系“雙胞胎”的“顏色奧秘”

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  新華社北京1月10日電(記者魏夢佳)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”。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。”清華大學天文係光學工程師王卓驍&&,由於天王星是“躺著”自轉,“像是在公轉軌道上滾著運行”,於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,於是赤道偏藍,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,不同於地球等岩質行星,也不同於木星、土星等氫和氦佔比超過90%的氣態巨行星,冰巨星的成分僅包含20%左右的氫和氦,其餘多為甲烷、氨和水等無機小分子。冰巨星的“冰”也不僅指水冰,由於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,形成乾冰、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&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。”王卓驍説,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,採取了一定的處理,讓大暗斑更顯著,隨後這張色調嚴重偏藍的海王星圖片便廣為傳播。

  圖片説明: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,海王星顏色的誤區並非今天才被大家了解。過去十幾年來,隨著業餘望遠鏡的普及,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&&。

  此外,天王星為何“躺著”自轉,也是個有趣的謎題。王卓驍認為,這可能源於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。

【糾錯】 【責任編輯:邱麗芳】