臺北市立天文科學教育館

幾十年來，自從航海家2號飛越天王星和海王星，並在途中拍攝了近距離圖片之後，為何這兩顆在大多數方面都極其相似的行星會有如此明顯的顏色差異。根據航海家2號的圖片顯示，天王星呈現出水藍色，而海王星似乎是深色的藍色色調。

圖說：航海家2號於1986年和1989年飛掠天王星和海王星後發布的圖片（上圖），與本研究中經過圖像處理後的結果（下圖）進行比較。（圖片來源：Patrick Irwi）

鑑於這兩顆行星的大氣成分幾乎相同，這種差異是令人費解的。然而，現在科學家重新處理了這些數據，發現天王星和海王星在顏色上非常接近，但仍有些許的差別。造成這種誤解的原因是航海家2號用兩種不同的色帶記錄了這兩顆行星的圖片，而海王星的圖片在處理時強調了對比度，加深了它的真實顏色，使它看起來比實際更藍。

英國大學行星物理學家Patrick Irwin解釋道：「儘管當時行星科學家已經知道這種人為飽和的顏色，而且這些圖像發布時附有說明文字，但時間一久，這種區別就淡忘了。將我們的模型應用到原始數據中，我們已經能夠最準確的再現海王星和天王星的顏色。」

Irwin的團隊利用兩種強大的儀器：哈伯太空望遠鏡成像光譜儀（STIS）和歐洲南方天文台甚大望遠鏡的多單元光譜探測器來尋找答案。他們使用每台望遠鏡的數據來獨立確定海王星和天王星的真實顏色，結果顯示，海王星的顏色比我們想像的要淡得多，顏色更接近天王星。兩者的主要區別在於，海王星的顏色略藍，這可能是由於大氣薄霧層較薄造成的。

新的觀測結果也解決了另一個謎題：為何天王星在一年（84個地球年）公轉的過程中會稍微改變顏色。由於它的自轉軸垂直於公轉的軌道平面，在夏至或冬至時，當南北極其中一極面向太陽，會稍微綠一點。在春分或秋分時，當赤道面向太陽，則會稍微偏藍。

圖說：顯示天王星顏色變化的一系列圖像。（圖片來源：Irwin et al./University of Oxford）

研究指出，由於兩極的甲烷含量比赤道少得多，這改變了天王星反射陽光的方式，因為甲烷會吸收紅色波長。然而，這還不足以完全解釋顏色的變化，所以研究人員在模型中添加了一個逐漸增厚的冰霧罩的變因。隨著天王星從春分點到冬至點的移動，甲烷冰的薄霧變厚，增加了光線的反射率。結合這兩個原因，才使得這顆行星呈現出迷人的色調變化。研究結果發表在《皇家天文學會月刊》上。（編譯／吳典諺）

資料來源：Science Alert