韋布太空望遠(yuǎn)鏡立功：天文學(xué)家首次直接拍攝到海王星的極光揭示神秘光芒

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2025-03-28 07:04:18 IT之家

天文學(xué)家借助詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡首次成功直接拍攝到了海王星的極光圖像。此前，科學(xué)家們一直推測海王星上可能存在類似地球、木星、土星和天王星上的極光現(xiàn)象，這一推測主要基于“旅行者 2 號(hào)”探測器短暫飛掠海王星時(shí)留下的線索，以及對其他行星極光活動(dòng)的觀測。然而，由于技術(shù)限制，直接拍攝到海王星的極光一直未能實(shí)現(xiàn)。

英國諾桑比亞大學(xué)的亨里克·梅林表示，只有借助韋布望遠(yuǎn)鏡的近紅外波段靈敏度，才能真正捕捉到海王星的極光活動(dòng)。這不僅讓人們看到了極光，其細(xì)節(jié)和清晰度更是令人震驚。梅林在萊斯特大學(xué)進(jìn)行研究時(shí)完成了這項(xiàng)工作。

與地球、木星和土星的極光主要集中在兩極地區(qū)不同，海王星的極光似乎出現(xiàn)在行星的中緯度等意想不到的位置?？茖W(xué)家解釋說，這主要是因?yàn)楹Ｍ跣菗碛幸粋€(gè)與其自轉(zhuǎn)軸高度傾斜且顯著偏離中心的磁場。相比之下，地球等行星的磁場與其自轉(zhuǎn)軸相對較為對齊，能有效地將來自太陽風(fēng)的高能帶電粒子引導(dǎo)至極地，從而在極區(qū)形成極光。

此次觀測得益于韋布望遠(yuǎn)鏡的近紅外光譜儀（NIRSpec）。該儀器通過分析天體吸收或發(fā)射的光的波長，能夠揭示其溫度、質(zhì)量和化學(xué)成分等關(guān)鍵物理特性。通過 NIRSpec，研究團(tuán)隊(duì)不僅獲得了海王星電離層的詳細(xì)圖像，還驚喜地探測到了三氫陽離子（H??）的發(fā)射信號(hào)。H??是宇宙中最豐富的離子之一，在行星極光的形成過程中扮演著核心角色——當(dāng)行星大氣與太陽風(fēng)中的帶電粒子發(fā)生相互作用時(shí)，H??會(huì)被激發(fā)并發(fā)光。

研究團(tuán)隊(duì)還測量了海王星的溫度，這是自1989年“旅行者 2 號(hào)”飛掠以來的首次。梅林表示，他對結(jié)果感到震驚。自那時(shí)以來，海王星的高層大氣溫度下降了數(shù)百攝氏度。事實(shí)上，2023年的溫度僅為1989年的一半多一點(diǎn)。行星溫度的下降或許可以解釋為什么極光難以觀測。因?yàn)闃O光是由于帶電粒子激發(fā)大氣氣體而發(fā)光的現(xiàn)象，較高的溫度通常意味著更活躍的粒子和更高的碰撞率，從而產(chǎn)生更明亮的極光。而顯著降低的溫度會(huì)減少高能離子的密度，導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度減弱，更難以被探測到。

未來，天文學(xué)家將繼續(xù)利用韋布望遠(yuǎn)鏡研究海王星，以期更深入地了解這顆太陽系中最神秘的行星。

(責(zé)任編輯：于浩淙 zx0176)

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