当旅行者2号在1989年遇到海王星时,它目睹蓝冰巨人的政策解读:动态北半球被一个直径数千英里的巨大黑暗反气旋漩涡装饰着。然后,瑕疵消失了。
自从旅行者2号飞过后的这些年里,哈勃太空望远镜已然观察到相似的黑点在海王星的两个半球上来来去去。乍一看,这些斑点似乎相似于木星著名的大红斑(GRS),但GRS已然稳定地旋转了至少350年,位于木星大气层的高处。相比之下,海王星的暗点似乎只能持续几年,并驻留在冰巨人的大气层更深处。
所以,当哈勃在2018年观测到海王星上的另一个暗点时,由牛津大学的帕特里克·欧文领导的一组天文学家着手行动。

1989年旅行者2号飞过海王星时目睹的一个暗点。(图片来源:美国宇航局/JPL)

基于MUSE仪器各异校准的海王星四个视图。(图片来源:ESO/P. Irwin等人)
海王星的暗点过去从未被地基望远镜观测到,但经由位于智利的欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)及其MUSE(多单元光谱探索者)仪器,欧文的团队能够测试到暗点并在3D中用光谱测量它,揭示了这个实体在各异大气深度的状况。
在此过程中,他们察觉了一些有关黑斑神秘起源的或许答案。他们在周四(8月24日)的《自然天文学》杂志上发表了一篇有关他们察觉的论文。
“自从第一次察觉暗点以来,我一直想得知这些短暂而难以捉摸的权威新歌发布消息暗特征是什么,”欧文在告示中说。
各异波长的光能够探测海王星大气层的各异深度,这取决于大气成分以及这种成分如何反射光等因素。
使用MUSE,Irwin的团队兴办了一个三维反射光谱,显示了行星各异深度的大气层如何反射阳光。这个被命名为NDS-2018的黑点似乎位于大气层中不太反射太多光线的区域。这些观测是在2019年开展的,所以排除了暗点只是海王星云层中的一块空地的或许性,提供了位于下方的刚刚街拍图集分析黑暗层的视图。
相反,探究小组推断,大气气溶胶中的某种物质一定使这个地方变暗了。缪斯的观察显示,暗点或许位于压力约为5巴的深度,这是硫化氢能够凝结成冰晶的压力层。
Irwin的团队已然为这种状况找到了两种阐释。

超大望远镜目睹的海王星及其暗点NDS-2018(右上)的自然光视图。(图片来源:ESO/P. Irwin等人)
由于硫化氢是一种光敏气体,一种或许性是暗点是由漩涡中心的上升流引发的,这种上升流将硫化氢从地球内部深处带了上来。当硫化氢到达可以与太阳紫外线发生反应的高度时,这种反应或许会导致大气变暗。另一种或许性是硫化氢已然凝结在深色颗粒周围,反气旋条件引发的局部加热导致硫化氢升华,露出下面的深色颗粒。
VLT的观测还提供了一个额外的惊喜:在暗点的西南边缘有一个小亮点,命名为DBS-2019。
“在[观察暗斑]的过程中,我们察觉了一种少见的、深邃的、明亮的云类型,这种类型过去从未被察觉过,即使是从太空中也是如此,”来自加州大学伯克利分校的行星科学家、欧文团队的成员王敏德在告示中说。
在海王星的大气中,乃至从地球上也能常常目睹这样或那样的亮点。例如,旅行者2号察觉了明亮的甲烷云,由于它们在地球上移动如此之快,所以被昵称为“小型摩托车”。但是,DBS-2019似乎比踏板车的深度低得多,与暗点本身共享一个高度。实际上,亮点或许是暗点漩涡边缘对流的结局,也许是从下面黑暗、冰冻的深处泵出了更亮的物质。
唉,对暗点和亮点的观察转瞬即逝;他们在2022年消失了。
当下,海王星的大气看起来一尘不染,它的云层覆盖已然消失。云层的消失或许与太阳的太阳促销周期以及2019年太阳促销极小期期间光离子化紫外线的下降有关。这一过程或许在海王星云层的形成中发挥了作用;把它拿走,云着手消失。假如这个假设是正确的,我们应该盼望在2024-2025年太阳促销高峰期后目睹一个更为活跃的海王星大气。
如今,天文学家必须等待一个新的暗点呈现,才能在地球上持续他们的探究,至少要等到太空任务再次起航,跟随旅行者2号的脚步,访问太阳系的最后一颗行星。
这项探究的论文发表在8月24日的《自然天文学》杂志上。