如果要問太陽系中最神秘的行星是哪一顆，那可能非海王星莫屬了，它是太陽系中距離我們最遙遠(yuǎn)的行星，迄今為止只有旅行者2號(hào)到訪過它。盡管之后的幾十年，人類通過天文望遠(yuǎn)鏡可以觀測到海王星的樣子，但海王星依然是我們太陽系中被探索得最少的行星，那么海王星究竟是什么樣子的？它都有哪些秘密呢？

旅行者2號(hào)在它航行的第12年，也就是1989年成功地駛達(dá)了海王星，并首次拍攝到了這顆神秘的巨行星。于是，這顆被藍(lán)色包圍的星球走進(jìn)了人們的視野。

1989年旅行者2號(hào)拍攝到的海王星

自從冥王星被移出太陽系行星行列之后，海王星就是太陽系中距離我們最遙遠(yuǎn)的行星了，有多遙遠(yuǎn)呢？海王星距離太陽大約是30個(gè)天文單位，30個(gè)天文單位大約是45億公里，也就是說它是地球到太陽距離的30倍。再具體點(diǎn)說，陽光從太陽到達(dá)我們地球只需要8分多鐘，但是到達(dá)海王星則需要足足4個(gè)小時(shí)。

海王星的中心軸傾斜角約為28°，與地球相似，這意味著它與地球一樣，也會(huì)經(jīng)歷四季變化，不過海王星上的每個(gè)季節(jié)不像是地球上的幾個(gè)月，而是長達(dá)40年左右，因?yàn)楹Ｍ跣抢@太陽一周需要驚人的165年。

海王星的內(nèi)部分為不同的層，分別是大氣層、地幔和地核。它的大氣主要由80%的氫和19%的氦組成，還有極少量的甲烷，甲烷可以吸收掉可見光中的紅光，而把藍(lán)光反射回太空，所以海王星看上去才會(huì)呈現(xiàn)出藍(lán)色。因?yàn)楹Ｍ跣蔷嚯x太陽非常遠(yuǎn)，所以它的大氣溫度非常的低，常年都保持在零下200多度，但你知道嗎，在海王星寒冷的大氣下面，可能存在一片非常炎熱的“海洋”。科學(xué)家認(rèn)為海王星的大氣層最終壓縮成為了太陽系中最奇怪的“海洋”，它跟我們地球上的海洋截然不同，因?yàn)楹Ｍ跣巧系暮Ｑ鬀]有邊界，也就是說海王星上并沒有陸地。這片巨大的、泥濘的“海洋”就是海王星的地幔，這是一種由高壓水、甲烷和氨冰組成的酷熱而稠密的流體層，這片深色區(qū)域的溫度可以高達(dá)幾千度。正是由于這種難以想象的奇異環(huán)境，過熱的海洋并不會(huì)沸騰蒸發(fā)，而是被固定在海王星濃密混沌的云層深處。所以雖然海王星的大氣溫度非常低，但它卻有一個(gè)非常炎熱的“地下海洋”，這導(dǎo)致它成為一顆既寒冷又酷熱的星球。

海王星的神秘之處，還在于它的時(shí)隱時(shí)現(xiàn)的風(fēng)暴系統(tǒng)和逐漸消失的云層。

當(dāng)旅行者2號(hào)1989年經(jīng)過海王星時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的風(fēng)暴系統(tǒng)，幾乎跟我們的地球一樣大，科學(xué)家把它稱作“大黑斑”，你可能會(huì)聯(lián)想到著名的木星“大紅斑”，它們同樣都是巨大的風(fēng)暴系統(tǒng)。但與木星“大紅斑”不同的是，木星的這個(gè)“大紅斑”自發(fā)現(xiàn)以來已經(jīng)至少存在了300多年了，但海王星上的“大黑斑”風(fēng)暴系統(tǒng)卻“時(shí)隱時(shí)現(xiàn)”。它在1989年首次被發(fā)現(xiàn)，1994 年哈勃太空望遠(yuǎn)鏡再次觀測時(shí)，“大黑斑”卻出人意料的消失了。直到2018年，哈勃望遠(yuǎn)鏡又在海王星北部發(fā)現(xiàn)了另外一塊“大黑斑”，而這塊“大黑斑”在2022年又徹底消失了。與大黑斑一起消失的，還有這顆星球上的白色云層。那么這到底是怎么回事呢？

為了找到海王星風(fēng)暴系統(tǒng)和云層消失的原因，天文學(xué)家研究了哈勃望遠(yuǎn)鏡和凱克天文臺(tái)在20多年間收集的紅外數(shù)據(jù)，他們發(fā)現(xiàn)海王星云層的季節(jié)變化和太陽周期之間存在著某種關(guān)聯(lián)。在太陽活動(dòng)的活躍期，太陽會(huì)發(fā)出更強(qiáng)烈的紫外線，當(dāng)強(qiáng)紫外線照射到海王星時(shí)，會(huì)引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，將甲烷轉(zhuǎn)化為乙烷和乙炔等，這些分子隨后凝結(jié)成微小的顆粒，從而在海王星的大氣層中形成云。而在太陽活動(dòng)的靜默期，紫外線輻射相對(duì)較弱，光化學(xué)反應(yīng)的強(qiáng)度降低，導(dǎo)致云層形成的物質(zhì)來源減少，云層也就隨之減少，甚至消失。

除了太陽周期，海王星云層消失可能還跟它的內(nèi)部環(huán)境也有關(guān)系，我們前文說了，海王星存在一個(gè)溫度極高的地幔，它必然會(huì)向外釋放熱量，而它釋放熱量的不穩(wěn)定性也可能影響大氣的運(yùn)動(dòng)和風(fēng)暴系統(tǒng)的形成與維持。

除了這些，我相信大部分人可能不知道海王星也是有星環(huán)的。一提到行星環(huán)，大家可能第一時(shí)間想到的就是著名的土星環(huán)，但其實(shí)海王星也有星環(huán)，只不過它的星環(huán)并不明顯，而且非常的稀薄，導(dǎo)致它并不容易被發(fā)現(xiàn)。這是1989年旅行者2號(hào)經(jīng)過長曝光拍攝到的海王星，可以看到周圍是有明顯的幾圈星環(huán)的；這是哈勃望遠(yuǎn)鏡在2022年拍攝到的海王星星環(huán)，看上去非常的夢(mèng)幻。至于海王星星環(huán)的形成原因，目前尚未完全確定，最主流的一種假說就是“星體撞擊說”，海王星的衛(wèi)星可能遭受了小行星或彗星等天體的撞擊，導(dǎo)致衛(wèi)星破碎，這些碎片在海王星的引力作用下逐漸聚集形成星環(huán)。

這就是太陽系中離我們最遠(yuǎn)的，同時(shí)也是最神秘的一顆行星了，無論是它時(shí)隱時(shí)現(xiàn)的風(fēng)暴系統(tǒng)，還是稠密炎熱的地下海洋，亦或是暗淡而夢(mèng)幻的星環(huán)，都等待著我們?nèi)ミM(jìn)一步探索。

作者：星眾成光
審核：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心 研究員 劉勇
出品：中國科協(xié)科普部
監(jiān)制：中國科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

來源: 星空計(jì)劃

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