美國詹姆斯·韋布空間望遠鏡首次捕捉到海王星極光圖像

【文/觀察者網 陳思佳】當地時間3月26日，美國國家航空航天局（NASA）發表聲明稱，美國詹姆斯·韋布空間望遠鏡首次拍攝到海王星的極光活動。過去幾十年裏，天文學家已發現海王星上存在極光活動的跡象，但這是研究人員首次直接捕捉到海王星極光的圖像。

聲明稱，在2023年6月，NASA研究人員使用韋布望遠鏡的近紅外光譜儀拍攝到了海王星的極光。哈勃望遠鏡拍攝的海王星彩色圖像與韋布望遠鏡近紅外光譜儀的數據疊加後，可以看到代表海王星上極光活動的青色光斑。

根據韋布望遠鏡的觀測數據，研究人員在海王星的電離層中觀測到了三氫陽離子（H3+），它可以在極光中產生。美國大學天文研究協會副主席海迪·哈梅爾（Heidi Hammel）解釋説，H3+一直是木星、土星和天王星等氣態巨行星上存在極光活動的明確標誌。

哈梅爾表示：“我們預計在海王星上也能看到同樣的情況，因為我們已使用最好的地面設施研究了這顆行星。直到有了韋布望遠鏡這樣的設備，我們才最終得到確認。”

左圖為哈勃望遠鏡拍攝的海王星，右圖為疊加了韋布望遠鏡觀測數據的極光圖像 NASA

天文學家此前已成功在木星、土星和天王星上探測到極光，卻始終無法確認到海王星的極光活動。NASA稱，美國“旅行者2號”探測器1989年飛掠海王星期間，曾在紫外線波段探測到極光活動的跡象，但研究人員一直沒能對海王星的極光進行成像和確認。

研究參與者、英國諾森比亞大學的亨裏克·梅林（Henrik Melin）表示：“事實證明，只有使用韋布望遠鏡的近紅外儀器，才能對海王星的極光活動進行成像。我們不僅看到了極光，而且細節和清晰度令我感到震驚。”

美國《紐約時報》指出，每個星球產生極光的方式有所不同，但基本原理是一致的：來自宇宙的高能粒子與大氣中的分子和原子碰撞，就會產生極光。不過，極光並不總是在可見光波段上發光，例如土星的極光主要發出紫外線，這需要使用適當的儀器進行觀測。

海王星的極光與人們常見的極光不同，不侷限於這顆星球的南北兩極。NASA表示，海王星有着特殊的磁場分佈，磁軸與自轉軸傾斜約47度，因此海王星的極光遠離其南北兩極，主要分佈在行星的中緯度地區。

韋布望遠鏡的觀測結果還顯示，與1989年美國“旅行者2號”探測器飛越海王星時相比，海王星高層大氣的温度已大幅下降。梅林説：“我們很驚訝，海王星高層大氣的温度降低了好幾百度。事實上，2023年的温度約為1989年的一半多。”

NASA指出，更低的大氣温度將導致極光的亮度降低，這可能是天文學家一直沒能發現海王星極光的原因之一，因為天文學家一直按照“旅行者2號”記錄的數據預測海王星的極光強度。這一發現還表明，儘管海王星與太陽的距離是地日距離的30倍以上，大氣這一區域依然會發生顯著變化。

這項研究已於當地時間3月26日發表在期刊《自然-天文學》上。

NASA稱，基於對海王星極光的新發現，天文學家希望利用韋布望遠鏡在一個完整的太陽週期內研究海王星，以深入研究這顆行星的奇特磁場。

海王星是太陽系八大行星中距離太陽最遠的行星，也是唯一通過數學預測發現的行星。這顆冰巨星與太陽的平均距離約為45億公里（約30天文單位），自轉週期約16小時，公轉週期約為165個地球年。迄今為止，只有美國“旅行者2號”探測器曾在1989年飛掠過海王星。

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