海王星是太阳系八大行星中距离太阳最远的,体积第四大的,质量第三大的行星。其是一颗布满超音速风暴的寒冷行星,旅行者2号仅在1989年8月25日在其最近处飞掠而过,提供了第一张该行星的图片,除此之外鲜有飞行器对其进行探究,自然人们对这颗行星的确切了解很少,包括其上面存在的碳氢化合物的性质。
对于太阳系的每个行星而言,都有一些广为人知的特征,比如木星的巨大反气旋风暴大红斑,土星闪闪发光的土星环,海王星上云层也是其主要特征之一,旅行者2号首次提供了在海王星大气层高处看到的线状明亮云层的特写图像,让人联想到地球上的卷云。它们形成于海王星大气层中大部分甲烷的上方,反射着各种颜色的阳光,因此呈现出白色。不过,根据科学家的观测,三十年来第一次,这个蓝色的球体上几乎完全没有云,海王星的云层一般会潮起潮落。但自 2019 年 10 月以来,海王星上的云层覆盖率极低,只有一些云层盘旋在这颗巨大行星的南极上空,这颗冰巨星的中纬度地区看到的大量云层在2019年开始消退。
科学家们为此查看了 30 年来由夏威夷凯克天文台和、加利福尼亚州利克天文台和哈勃太空望远镜拍摄的从1994 年开始的海王星近红外图像,得出了这一现象的主要推动者——太阳耀斑。在海王星冰封的边界上,太阳仍然对海王星上产生云层的天气有影响。在海王星近 30 亿英里的距离上,太阳的直径只有满月直径的 1/30,看起来就像一颗恒星。这种微弱的辐射是地球上接收到的星光的 1%。
三十年来海王星云层覆盖
众所周知太阳会经历活跃和平静的周期,持续八到十四年,这是由太阳磁场反复倒转驱动的,在这个周期中,太阳会因为磁场的纠缠而变得狂风暴雨,增加太阳黑子的数量和剧烈爆发的频率,更强烈的紫外线辐射会淹没太阳系。这些周期似乎与海王星的云层同步上升和下降。例如,在 2002 年和 2015 年,海王星都出现了无数的云层,这两次云层都在太阳活动高峰之后变得炙热。一种假设认为,紫外线使海王星空灵的天空中引发炼金术炼金术般的云层反应。而在太阳最低点时,海王星的上的云层逐渐消失。同时,海王星的云层数量与冰巨行星反射阳光的亮度之间存在正相关关系。
这种发现令科学家感到震惊,因为海王星是太阳系中最远的主行星,它接受的阳光强度只有地球的 0.1%。然而,海王星上的多云天气似乎是由太阳活动驱动的,而不是由行星的四季(每个季节大约持续 40 年)驱动的。不过少量的太阳周期既不足以理解产生这些云的机制,也无法证实两者之间的相关性代表因果关系,虽然紫外线阳光的增加可能会产生更多的云和雾,但也可能使它们变暗,从而降低海王星的整体亮度。海王星上从深层大气升起的风暴会影响云层,但与光化学产生的云无关,因此可能会使与太阳周期的相关研究复杂化。还需要继续对海王星进行观测,看看目前几乎没有云层的情况会持续多久。
科学家们正热切地期待着下一个太阳活动极大期(预测为 2025 年),看看这颗相对神秘的行星上的云层是否会在不久之后出现。