2022年4月20日,星期三

在过去的二十年里,海王星的大气层出乎意料地起伏不定

海王星比我们想象的要酷。

海王星是离太阳最远的巨型行星。尽管如此,海王星的大气是极其动态的,气象现象在一个惊人的时间尺度范围内演变。

海王星厚厚的大气层主要由氢和氦组成,只有少量的甲烷。有最强的纬向风太阳系在美国,海王星最高的云层进化得如此迅速,以至于行星的外观在几天内会发生巨大的变化。

通过近二十年来从多个天文台收集数据并将其结合,一个国际科学家团队揭示了大气中意想不到的变化海王星的高温.该研究表明,海王星比之前认为的要冷。

这项研究使用了可见光光谱之外的热红外波长进行观测,有效地感知了地球大气层释放的热量。在分析数据之后,科学家们确定了一幅比以往任何时候都更完整的海王星温度趋势图。

这些数据是以热红外图像的形式收集的,这些图像来自欧洲南方天文台的甚大望远镜和位于智利的双子星座南望远镜,以及位于夏威夷的斯巴鲁望远镜、凯克望远镜和双子星座北望远镜,以及来自美国宇航局斯皮策太空望远镜的光谱。

可见的海王星
2020年,海王星的可见光(中)和热红外波长(右)。中间的图像是哈勃太空望远镜拍摄的多幅图像的组合,而右边的热红外图像是夏威夷毛纳凯岛上的斯巴鲁望远镜拍摄的。在热红外线中,海王星温暖的南极比以往任何时候都要明亮。信贷:迈克尔罗马/ NASA / ESA /太空望远镜科学研究所/ M.H.黄/洛杉矶Sromovsky /点弗莱

自从2003年开始可靠的热成像以来,海王星的热亮度逐渐下降。这表明全球平均气温在海王星美国的平流层在2003年至2018年间下降了大约8摄氏度(14华氏度)。

莱斯特大学博士后研究助理、该论文的主要作者迈克尔·罗曼博士说:“这种变化出乎意料。由于我们一直在南半球初夏观测海王星,我们预计温度会慢慢变暖,而不是变冷。”

喷气推进实验室的高级研究科学家、该研究的合著者Glenn Orton博士指出:“我们的数据只覆盖了不到半个海王星季节,所以没有人会期望看到巨大而迅速的变化。”

另一方面,在海王星的南极。数据揭示了一些不同的变化。2019年双子座北座和2020年斯巴鲁座的观测显示,2018年至2020年期间,海王星的极地平流层变暖了大约11摄氏度(~20华氏度)。这样的极地变暖在海王星上是前所未见的。

然而,平流层温度意外变化的原因仍然难以捉摸。研究结果对科学家们对海王星大气变化的理解提出了挑战。

罗马博士说,“温度的变化可能与海王星大气化学的季节性变化有关,这可以改变大气冷却的效率。但天气模式的随机变化,甚至是对11年太阳活动周期的响应,也可能会产生影响。”

此前有人认为,11年的太阳周期会影响海王星的可见亮度。这项新研究揭示了太阳活动、平流层温度和海王星上明亮云的数量之间可能但初步的相关性。”

莱斯特大学行星科学教授利·弗莱彻(Leigh Fletcher)将利用詹姆斯韦伯天文望远镜配备的一系列仪器进行观测。弗莱彻教授也是这项研究的合著者,“那种细腻的敏感詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的中红外仪器MIRI将提供前所未有的海王星大气化学和温度的新地图,帮助更好地识别这些最近变化的性质。”

期刊引用:

  1. Michael T. Roman等人。海王星中红外发射的次季节变化。DOI:10.3847 / PSJ / ac5aa4

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