臺北市立天文科學教育館

研究人員使用位於夏威夷的北雙子座望遠鏡與NASA紅外望遠鏡設施（IRTF），以及哈伯太空望遠鏡觀測，之後以觀測結果建立天王星與海王星大氣模型，模型顯示天王星的霧霾會停滯且積聚在大氣層中，所以它的顏色比海王星淺。
 

海王星和天王星有很多共同點：它們具有相似的質量、大小和大氣成分，但是它們的外觀卻明顯不同。以可見光觀測，海王星呈現藍色，而天王星則是淺綠色。英國牛津大學行星物理學教授Patrick Irwin 領導的團隊在JGR Planets期刊發表論文，認為兩顆行星上都存在的一層濃霧，由於天王星的濃霧比海王星更厚所以顯得更白，如果海王星和天王星的大氣中沒有霧霾，兩者會有幾乎相同的藍色。
 

先前科學家對這兩顆星球的研究，只關注在行星上層大氣的特定波長外觀，而且認為大氣深層只有甲烷和硫化氫冰雲。團隊建立的大氣模型不僅使用了更廣範圍波長（紫外到近紅外）的觀測資料，還在模型建立更深層內部的霧霾顆粒（氣溶膠層）。模型描述大氣由不同高度的三層氣溶膠所組成，影響顏色的關鍵是中間層，天王星這一層的霧霾比海王星上更厚。研究小組認為在這兩顆行星上，甲烷冰會凝結在這層的氣溶膠顆粒上，之後將顆粒拉入大氣層深處形成甲烷雪。由於海王星的大氣比天王星活躍，因此海王星的大氣有效率地將甲烷攪入霧霾層並產生雪，從而消除了霧霾。天王星由於大氣緩動慢移，所以有較厚的霧霾層，因此海王星的看起來比較藍。
 

為了建立模型，團隊分析一組包括紫外線、可見光和近紅外波長（從 0.3 到 2.5 微米）的行星觀測資料，其中北雙子座望遠鏡的近紅外積分場光譜儀 (NIFS) 特別重要，因為它能夠為視野中的每個點提供光譜，所以提供行星不同位置在不同波長下的亮度，得到兩顆行星整個盤面的大氣層在近紅外波長范圍內詳細的反射率。此外，模型也有助於解釋在海王星上偶爾可見，但在天王星卻少見的黑點原因。研究表明，那是最深層氣溶膠層導致反射率較低造成的。（編譯/李瑾）