海王星以濃郁的藍色和天王星的綠色而聞名，但一項新的研究表明，這兩顆冰巨星的顏色實際上比通常認為的更接近。

在牛津大學帕特里克·歐文教授領導的研究的幫助下，行星的正確色調已經得到證實，該研究今天發表在《皇家天文學會月刊》上。

他和他的團隊發現，盡管人們普遍認為海王星是深藍色而天王星具有淡青色外觀，但實際上這兩個世界都是相似的綠藍色。

天文學家早就知道這兩顆行星的大多數現代圖像并不能準確反映它們的真實顏色。

之所以產生這種誤解，是因為 20 世紀期間拍攝到的兩顆行星的圖像(包括美國宇航局航行者 2 號任務(唯一飛越這兩個星球的航天器)所拍攝的圖像)以不同的顏色記錄了圖像。

單色圖像后來被重新組合以創建復合彩色圖像，這些圖像并不總是能夠精確平衡以實現“真實”彩色圖像，并且 - 特別是在海王星的情況下 - 通常被制作得“太藍”。

此外，航行者 2 號拍攝的早期海王星圖像經過了強烈的對比度增強，以更好地揭示塑造我們現代海王星視角的云、帶和風。

歐文教授說：“雖然人們熟悉的航海者二號天王星圖像以更接近‘真實’顏色的形式發布，但海王星的圖像實際上被拉伸和增強，因此人為地變得太藍了。”

“盡管當時行星科學家們都知道這種人工飽和的顏色——并且發布的圖像還附有說明文字——但隨著時間的推移，這種區別已經消失了。”

“將我們的模型應用于原始數據，我們已經能夠重建海王星和天王星顏色的迄今為止最準確的表示。”

在這項新研究中，研究人員使用了哈勃太空望遠鏡的太空望遠鏡成像光譜儀(STIS)和歐洲南方天文臺甚大望遠鏡上的多單位光譜探測器(MUSE)的數據。在這兩種儀器中，每個像素都是連續的顏色光譜。

這意味著可以明確處理 STIS 和 MUSE 觀測結果，以確定天王星和海王星的真實表觀顏色。

研究人員利用這些數據重新平衡旅行者 2 號相機以及哈勃太空望遠鏡的廣域相機 3 (WFC3) 記錄的合成彩色圖像。

這表明天王星和海王星實際上是相當相似的綠藍色。主要區別在于海王星有輕微的額外藍色，模型顯示這是由于該行星上較薄的霧層所致。

這項研究還解答了長期以來的謎團：為什么天王星的顏色在其 84 年繞太陽公轉的過程中略有變化。

作者首先將這顆冰巨星的圖像與其亮度測量結果進行比較后得出了結論，這些測量結果是亞利桑那州洛厄爾天文臺 1950 年至 2016 年在藍色和綠色波長下記錄的。

這些測量結果表明，當天王星的一極指向我們的恒星時，天王星在至日(即夏季和冬季)顯得更加綠色。但在春分時——當太陽位于赤道上方時——它的色調會稍微偏藍。

造成這種情況的部分原因是天王星的旋轉非常不尋常。

它在軌道上幾乎在一側有效地旋轉，這意味著在地球的至日期間，它的北極或南極幾乎直接指向太陽和地球。

作者說，這很重要，因為從我們的星球觀看時，極地反射率的任何變化都會對天王星的整體亮度產生重大影響。

天文學家不太清楚的是這種反射率如何或為何不同。

這促使研究人員開發了一個模型，將天王星極地區域與其赤道區域的光譜進行比較。

研究發現，極地地區對綠色和紅色波長的反射率高于藍色波長，部分原因是吸收紅色光的甲烷在兩極附近的含量大約是赤道附近的一半。

然而，這還不足以完全解釋顏色的變化，因此研究人員在模型中添加了一個新變量，即逐漸增厚的冰霧“罩”的形式，這種霧罩之前曾在夏季被觀測到，陽光照射的極地作為行星從春分到夏至。

天文學家認為這很可能是由甲烷冰粒組成的。

當在模型中進行模擬時，冰顆粒進一步增加了兩極對綠色和紅色波長的反射，這解釋了為什么天王星在至日時顏色更綠。

歐文教授說：“這是第一項將定量模型與成像數據相匹配的研究，以解釋天王星顏色在其軌道上發生變化的原因。”

“通過這種方式，我們證明了天王星在至日時更加綠色，因為極地地區的甲烷豐度減少了，但明亮散射的甲烷冰顆粒的厚度也增加了。”

天文學研究大學協會 (AURA) 的海蒂·哈梅爾 (Heidi Hammel) 博士花了數十年時間研究海王星和天王星，但并未參與這項研究，她說：“對海王星顏色的誤解，以及海王星不尋常的顏色變化。天王星，已經困擾我們數十年了。這項全面的研究最終應該可以解決這兩個問題。”

冰巨星天王星和海王星仍然是未來機器人探險家的誘人目的地，以 20 世紀 80 年代航海者號為基礎。

萊斯特大學的行星科學家、這項新研究的合著者利·弗萊徹教授表示：“探索天王星系統的任務——從其奇異的季節性大氣，到其多樣化的光環和衛星集合——是一項艱巨的任務。未來幾十年航天機構的優先事項。”

然而，即使是一位長壽的行星探索者，在天王星軌道上也只能捕捉到天王星年的簡短快照。

弗萊徹教授表示：“像這樣的基于地球的研究，顯示了天王星的外觀和顏色在過去幾十年中如何變化以應對太陽系中最奇怪的季節，對于將這項未來任務的發現置于更廣泛的背景中至關重要。”添加。