为什么天王星和海王星是不同深浅蓝色

天王星，左，海王星，右。NASA/JPL-Caltech/B. 琼森

海王星和天王星都是我们太阳系中的冰行星，但它们具有不同深浅的蓝色。天王星是淡青色，而海王星是更鲜艳的蓝色。美国宇航局的天文学家终于弄清楚了为什么这两个相似的行星有不同的色调。上周发表在《地球物理研究杂志：行星》上的这项研究发现，积聚在行星大气中的雾霾颗粒会使其外观变白，这可以解释天王星的苍白。

了解颜色的差异可以帮助天文学家更好地了解这两颗行星的环境。除了不同深浅的蓝色外，这两个世界还有很多共同点。它们都有相似的大气组成、质量和大小——每个都大约是地球的4 倍（如果地球是镍，天王星和海王星将是棒球的大小）。

由于天王星和海王星距离地球近20 亿英里，因此了解这两颗巨行星的来龙去脉是一项挑战。而且，与毅力号火星车目前正在收集数据的火星不同，这些行星仅在近30 年前通过航海者 2 号宇宙飞船的飞越观测到。为了填补空白，该团队分析了从双子座北望远镜、美国宇航局红外望远镜设施和哈勃太空望远镜等几台望远镜收集的数据，并创建了一个模拟海王星和天王星的大气模型。

先前对两颗行星大气的研究无法解释颜色的差异，因为他们只关注海王星和天王星在特定波长下的外观。例如，甲烷存在于两种大气中，会吸收阳光中的红色，反射蓝光。新模型使用宽波长光谱来观察多个大气层。

该研究的主要作者、牛津大学行星物理学教授帕特里克·GJ·欧文在美国宇航局的新闻稿中说：“这是第一个同时适合观测从紫外线到近红外波长的反射太阳光的模型。 ” “这也是第一个解释天王星和海王星之间可见颜色差异的方法。”

天王星和海王星的大气层图。雾霾的中间层是影响行星颜色的关键层。国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA, J. da Silva/NASA /JPL-Caltech /B. 琼森

新模型显示，天王星周围的雾霾比海王星的大气层更厚、更集中，导致天王星看起来更轻。海王星只有一层薄薄的朦胧层，它的大气层比天王星更擅长在烟雾中搅动甲烷颗粒以制造甲烷雪。换句话说，海王星在减少雾霾中的甲烷方面更有效，它的雪可以让更多的蓝光在大气中反射，从而产生强烈的蓝色。

研究人员指出，如果两颗行星都没有雾霾，那么两颗行星都会有相同的蓝色阴影。“我们希望开发这个模型能够帮助我们了解冰巨星大气中的云和雾霾，”研究的合著者、加州大学伯克利分校的天文学家 Mike Wong 在新闻稿中说。“解释天王星和海王星的颜色差异是一个意外的收获！”