新的颜色校正图像显示天王星和海王星实际上具有相似的绿蓝色阴影

天王星和海王星，即所谓的冰巨星，是太阳系中最遥远的巨行星。1986 年 1 月 24 日和 1989 年 8 月 25 日，宇航局航行者 2 号航天器分别飞越这些世界，彻底改变了我们对这些世界的认识。自从航行者号遭遇这些事件以来，我们对这些世界可见外观的感知主要来自航行者 2 号成像科学系统(ISS) 的观测重建的图像，该系统在几个单独的滤光器中记录图像，从紫外线到橙色。在这些图像中，天王星呈淡绿色，而海王星呈深蓝色，这种对这些行星相对颜色的看法已被普遍接受。但一项新的研究表明，这两个冰巨星的颜色实际上更接近。

牛津大学教授帕特里克·欧文 (Patrick Irwin) 表示：“虽然人们熟悉的天王星航海者 2 号图像以更接近‘真实’颜色的形式发布，但海王星的图像实际上被拉伸和增强，因此人为地变得太蓝了。”

“尽管当时行星科学家们都知道这种人工饱和的颜色——而且发布的图像还附有说明文字——但随着时间的推移，这种区别已经消失了。”

“将我们的模型应用于原始数据，我们已经能够重建海王星和天王星颜色的迄今为止最准确的表示。”

在这项研究中，欧文教授和他的同事使用了来自NASA/ESA 哈勃太空望远镜上的太空望远镜成像光谱仪(STIS) 和欧洲南方天文台甚大望远镜上的多单位光谱探测器(MUSE) 的数据。

这意味着可以明确处理 STIS 和 MUSE 观测结果，以确定天王星和海王星的真实表观颜色。

天文学家利用这些数据重新平衡 Voyager 2 相机以及哈勃广域相机 3 (WFC3) 记录的合成彩色图像。

这表明天王星和海王星实际上是相当相似的绿蓝色。

主要区别在于海王星有轻微的额外蓝色，模型显示这是由于该行星上较薄的雾层所致。

这项研究还解答了长期以来的谜团：为什么天王星的颜色在其 84 年绕太阳公转的过程中略有变化。

作者首先将这颗冰巨星的图像与其亮度测量结果进行比较，得出了他们的结论，这些测量结果是由亚利桑那州洛厄尔天文台在 1950 年至 2016 年期间以蓝色和绿色波长记录的。

这些测量结果表明，当天王星的一极指向我们的恒星时，天王星在至日(即夏季和冬季)显得更加绿色。

但在春分时——当太阳位于赤道上方时——它的色调会偏蓝一些。

造成这种情况的部分原因是天王星的旋转非常不寻常。

它在轨道上几乎在一侧有效地旋转，这意味着在地球的至日期间，它的北极或南极几乎直接指向太阳和地球。

这很重要，因为从我们的星球观察时，极地反射率的任何变化都会对天王星的整体亮度产生重大影响。

天文学家不太清楚的是这种反射率如何或为何不同。

这促使研究人员开发了一个模型，将天王星极地区域与其赤道区域的光谱进行比较。

研究发现，极地地区对绿色和红色波长的反射率高于蓝色波长，部分原因是吸收红色光的甲烷在两极附近的含量大约是赤道附近的一半。

然而，这还不足以完全解释颜色的变化，因此研究人员在模型中添加了一个新变量，即逐渐增厚的冰雾“罩”的形式，这种雾罩之前曾在夏季被观测到，阳光照射的极地作为行星从春分到夏至。

天文学家认为这很可能是由甲烷冰粒组成的。

当在模型中进行模拟时，冰颗粒进一步增加了两极对绿色和红色波长的反射，这解释了为什么天王星在至日时颜色更绿。

欧文教授说：“这是第一项将定量模型与成像数据相匹配的研究，以解释天王星颜色在其轨道上变化的原因。”

“通过这种方式，我们证明了天王星在至日时更加绿色，因为极地地区的甲烷丰度减少了，但明亮散射的甲烷冰颗粒的厚度也增加了。”

“对海王星颜色的误解，以及天王星不寻常的颜色变化，已经困扰了我们数十年。这项全面的研究最终应该可以解决这两个问题，”天文学研究大学协会(AURA)的研究员海蒂·哈梅尔博士说。

研究结果发表在《皇家天文学会月刊》上。