海王星的夏天是“冬天”？

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作者：COLIN STUART

翻译：杨欣冉

校对：盛衍钧 王清山 黄婧

编排：王招君

后台：胡永葳 李子琦 李鸣晨

www.skyandtelescope.com/observing/this-weeks-sky-at-a-glance-september-28-october-6/

尽管海王星正在步入夏季，但实际上，它却正在降温——两极则是例外，它们正在神秘的变暖。

旅行者2号拍摄的海王星，摄于1989年8月。

图源：NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill

天文学家惊奇地发现，尽管目前正值初夏，海王星却变得越来越冷。

一个由英国莱斯特大学的空间科学家领导的团队，综合了近20年来六个不同天文台获得的所有关于海王星的热红外数据。该数据集包括来自世界上一些最大的望远镜的图像，如欧洲南方天文台的甚大望远镜和美国夏威夷凯克天文台。并且，他们还使用了来自美国宇航局斯皮策空间望远镜的光谱数据。

该团队在《行星科学》杂志发表的文章中得出结论，自2003年以来，海王星平流层（位于活跃天气层之上的区域）的平均温度已经下降了8℃。

来自美国宇航局喷气推进实验室的团队成员Glenn Orton说：“我们的数据只覆盖了海王星不到一半的季节，所以没有人期望看到巨大而迅速的变化。”地球上的四季每三个月变化一次，而海王星绕太阳一周需要165年，所以每一季都会持续四十多年。

更意外的是，海王星的一个区域与其整体降温趋势相反。最近在夏威夷莫纳克亚山上的双子座北天文台和斯巴鲁天文台进行的观测显示，在2019年至2020年期间，海王星南极上空的平流层升温了11℃。这是天文学家第一次在海王星观测到极地变暖。

观测海王星红外亮度的变化是海王星大气温度的测量方法。该图显示了来自海王星平流层的红外亮度随时间的相对变化，这些图像是由地面望远镜拍摄的。图像越亮意味着越温暖。相应的波长为12微米的红外图像（上图）显示了海王星在2006年、2009年、2018年和2020年的样子。就在过去的几年里，南极似乎已经显著变暖。

图源：Michael Roman / NASA / JPL / Voyager-ISS / Justin Cowart

大气物理学家Karen Aplin（来自英国布里斯托尔大学）没有参与这项研究，她认为这些发现很合理。她说：“他们的方法看起来很严谨，而且重要的是，他们从不同的望远镜以不同方式获得的不同观测结果可以得出大概一致的结论。”

现在的挑战是理解导致这些意想不到的变化的原因。“它们可能与海王星大气化学的季节变化有关，这可以改变大气降温的有效程度，”莱斯特大学的团队成员Michael Roman谈到，“而天气模式的随机变化，甚至对11年太阳活动周期的反应，也可能有影响。”

研究小组发现，太阳活动、平流层温度和海王星上可见的亮云数量之间存在初步的相关性。

多亏了最近发射的詹姆斯•韦布空间望远镜，我们不必等太久就能看到更深入的图像。它计划在今年晚些时候观测海王星，由同样来自莱斯特大学的团队成员Leigh Fletcher领导。

哈勃望远镜在可见光（中间） 和红外波长（右）观测到的海王星。从夏威夷莫纳克亚山上的昴星团望远镜拍摄的红外图像显示，海王星南极比以往任何时候都要温暖。韦布空间望远镜也会采取红外线数据，它将揭示关于海王星的温度和化学成分的更多的细节。

图源：Michael Roman / NASA / ESA / STScI / M.H. Wong / L.A. Sromovsky / P.M. Fry

Fletcher表示：“空间望远镜中红外线仪器MIRI的灵敏度非常高，它将提供前所末有的海王星大气层化学和温度的新地图，有助于我们更好地识别这些最近的变化的本质。”

然而，即使是韦布的观测也不能取代近距离的行星研究。“从长远来看，对冰巨星的探索将为了解导致这种变化的大气过程提供巨大的帮助。”毕竟，我们只去过海王星一次，那是1989年8月旅行者2号的一次短暂飞掠。

在更广阔的背景下，掌握像海王星这样寒冷世界的大气物理特性变得尤为重要。Aplin说：“随着太阳系外行星冰巨星的发现，了解大阳系中冰巨星的起源、演化和形态变得更加重要。”

自开始观测海王星至今，它的绕日运行之旅连一半都没走完。能够获得的观测数据自然堪称贫乏。显然，对于这颗太阳系最外层的行星，我们还有很多需要了解的地方。不知在韦布望远镜加入对其的观测之后，能否带来一些新的发现？让我们拭目以待。

责任编辑：黄婧

牧夫新媒体编辑部

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来源：NASA

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