为何海王星比天王星更蓝?科学家找到原因

为何海王星比天王星更蓝?科学家找到原因

天王星海王星太阳系最外侧的两颗行星,它们的大小、质量、大气层的气体组成以及温度都极为类似。此外,两颗行星都呈现蓝色,但海王星外观比天王星还要更蓝,近日一个国际研究小组揭开了两者颜色差异的原因。


天王星与海王星是太阳系内最远的行星,它们是太阳系外围的哨兵,都围绕太阳公转,但海王星的质量比天王星稍大。这两颗冰巨行星都呈现蓝色,是由于它们的大气中都含有少量的甲烷。正是这些甲烷赋予了这些行星偏蓝的颜色,由于甲烷会反射蓝光。

当来自太阳的光线(由光谱中的所有颜色组成)照射到这些行星上时,甲烷吸收了一些较红的颜色,而蓝色的波长则被反射出去,使得它们呈现蓝色,而且是朦胧的。但在可见光下(我们人类看到的),海王星的蓝色比天王星更强烈。

近日,由牛津大学行星物理学教授帕特里克‧欧文(Patrick Irwin)领导的研究小组对这两颗行星颜色不一样的原因展开了调查,该团队结合哈伯太空望远镜、NASA的红外线望远镜以及北双子望远镜的观测数据,开发出一个关于这两颗行星的大气模型,结果发现它们的大气层中有三层不同高度的气溶胶,这是导致两者颜色不同的原因之一。

为何海王星比天王星更蓝?科学家找到原因
(International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA, J. da Silva/NASA /JPL-Caltech /B. Jónsson)
“这是第一个同时拟合从紫外到近红外波长的反射太阳光观测的模型”,该研究报告的主要作者欧文解释说,“这也是第一个解释天王星和海王星可见颜色差异的模型。”

研究人员表示,他们发现天王星上的大气中间一层雾霾颗粒层的温度在甲烷凝结水平之上,其雾霾颗粒比海王星上的雾霾颗粒更厚,这影响了这两颗行星的可见颜色。

研究小组认为,这两颗行星的大气都是由氢、氦和甲烷组成,平常甲烷冰会在行星的中间层凝结成甲烷雪。而海王星的大气层和天王星相比则更活跃,可以更有效地将气态甲烷搅动到雾霾层。在雾霾层里,气态甲烷可以凝结在雾霾颗粒上,进而产生甲烷凝结雪。这种剧烈的活动会使海王星的雾霾层变薄,从而使它看起来更深蓝;而天王星的大气层则被描述为相对更“平静”,所以它建立了一个更厚的层,使它有一个更漂白的、颜色偏淡的外观。

“我们希望开发这个模型能协助我们了解冰巨行星大气中的云和雾霾”,加州大学伯克利分校的天文学家、该研究报告共同作者迈克‧黄(Mike Wong)说,“解释天王星和海王星之间的颜色差异则是一个意外的收获!”

版权声明:站务发布 发表于 2022年6月8日 15:04。
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