如果要问太阳系中最神秘的行星是哪一颗，那可能非海王星莫属了，它是太阳系中距离我们最遥远的行星，迄今为止只有旅行者2号到访过它。尽管之后的几十年，人类通过天文望远镜可以观测到海王星的样子，但海王星依然是我们太阳系中被探索得最少的行星，那么海王星究竟是什么样子的？它都有哪些秘密呢？

旅行者2号在它航行的第12年，也就是1989年成功地驶达了海王星，并首次拍摄到了这颗神秘的巨行星。于是，这颗被蓝色包围的星球走进了人们的视野。

1989年旅行者2号拍摄到的海王星

自从冥王星被移出太阳系行星行列之后，海王星就是太阳系中距离我们最遥远的行星了，有多遥远呢？海王星距离太阳大约是30个天文单位，30个天文单位大约是45亿公里，也就是说它是地球到太阳距离的30倍。再具体点说，阳光从太阳到达我们地球只需要8分多钟，但是到达海王星则需要足足4个小时。

海王星的中心轴倾斜角约为28°，与地球相似，这意味着它与地球一样，也会经历四季变化，不过海王星上的每个季节不像是地球上的几个月，而是长达40年左右，因为海王星绕太阳一周需要惊人的165年。

海王星的内部分为不同的层，分别是大气层、地幔和地核。它的大气主要由80%的氢和19%的氦组成，还有极少量的甲烷，甲烷可以吸收掉可见光中的红光，而把蓝光反射回太空，所以海王星看上去才会呈现出蓝色。因为海王星距离太阳非常远，所以它的大气温度非常的低，常年都保持在零下200多度，但你知道吗，在海王星寒冷的大气下面，可能存在一片非常炎热的“海洋”。科学家认为海王星的大气层最终压缩成为了太阳系中最奇怪的“海洋”，它跟我们地球上的海洋截然不同，因为海王星上的海洋没有边界，也就是说海王星上并没有陆地。这片巨大的、泥泞的“海洋”就是海王星的地幔，这是一种由高压水、甲烷和氨冰组成的酷热而稠密的流体层，这片深色区域的温度可以高达几千度。正是由于这种难以想象的奇异环境，过热的海洋并不会沸腾蒸发，而是被固定在海王星浓密混沌的云层深处。所以虽然海王星的大气温度非常低，但它却有一个非常炎热的“地下海洋”，这导致它成为一颗既寒冷又酷热的星球。

海王星的神秘之处，还在于它的时隐时现的风暴系统和逐渐消失的云层。

当旅行者2号1989年经过海王星时，发现了一个巨大的风暴系统，几乎跟我们的地球一样大，科学家把它称作“大黑斑”，你可能会联想到著名的木星“大红斑”，它们同样都是巨大的风暴系统。但与木星“大红斑”不同的是，木星的这个“大红斑”自发现以来已经至少存在了300多年了，但海王星上的“大黑斑”风暴系统却“时隐时现”。它在1989年首次被发现，1994 年哈勃太空望远镜再次观测时，“大黑斑”却出人意料的消失了。直到2018年，哈勃望远镜又在海王星北部发现了另外一块“大黑斑”，而这块“大黑斑”在2022年又彻底消失了。与大黑斑一起消失的，还有这颗星球上的白色云层。那么这到底是怎么回事呢？

为了找到海王星风暴系统和云层消失的原因，天文学家研究了哈勃望远镜和凯克天文台在20多年间收集的红外数据，他们发现海王星云层的季节变化和太阳周期之间存在着某种关联。在太阳活动的活跃期，太阳会发出更强烈的紫外线，当强紫外线照射到海王星时，会引发光化学反应，将甲烷转化为乙烷和乙炔等，这些分子随后凝结成微小的颗粒，从而在海王星的大气层中形成云。而在太阳活动的静默期，紫外线辐射相对较弱，光化学反应的强度降低，导致云层形成的物质来源减少，云层也就随之减少，甚至消失。

除了太阳周期，海王星云层消失可能还跟它的内部环境也有关系，我们前文说了，海王星存在一个温度极高的地幔，它必然会向外释放热量，而它释放热量的不稳定性也可能影响大气的运动和风暴系统的形成与维持。

除了这些，我相信大部分人可能不知道海王星也是有星环的。一提到行星环，大家可能第一时间想到的就是著名的土星环，但其实海王星也有星环，只不过它的星环并不明显，而且非常的稀薄，导致它并不容易被发现。这是1989年旅行者2号经过长曝光拍摄到的海王星，可以看到周围是有明显的几圈星环的；这是哈勃望远镜在2022年拍摄到的海王星星环，看上去非常的梦幻。至于海王星星环的形成原因，目前尚未完全确定，最主流的一种假说就是“星体撞击说”，海王星的卫星可能遭受了小行星或彗星等天体的撞击，导致卫星破碎，这些碎片在海王星的引力作用下逐渐聚集形成星环。

这就是太阳系中离我们最远的，同时也是最神秘的一颗行星了，无论是它时隐时现的风暴系统，还是稠密炎热的地下海洋，亦或是暗淡而梦幻的星环，都等待着我们去进一步探索。

作者：星众成光
审核：中国科学院国家空间科学中心 研究员 刘勇
出品：中国科协科普部
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