海王星內部是什麼樣的？今天，帶你一起去揭開它

作為一個距太陽比木星、土星、天王星距太陽還要遠的，且在太陽系中離太陽最遠的行星，海王星是一個只被探測過一次的神秘的冰巨星。當法國天文學家勒維耶用數學方法推算出在天王星軌道外潛藏著一個未被發現的巨大行星，且不僅指出了它的位置，還算出了它的質量時，海王星成為了歷史上第一個僅通過數學方法便被發現的行星。

這顆太陽系的第八個行星在1846年被預測後，就被觀測到並被證實了。海王星與地球平均28億英裏遠的距離和與太陽平均45億公裏遠的距離，使海王星在地球呈現的視野過於微小，以至於人們無法用肉眼從地球觀測海王星。但隨著多年的發展，得到改進的天文望遠鏡讓我們所能觀測到的海王星不再只能是一個藍點，如今，我們已經可以欣賞到這遙遠冰巨星的幾乎所有的美麗風貌了。

此外，在50多年前，曾有一個著名的航天器造訪過這顆冰巨星，並為我們呈現出了迄今為止所能看到的海王星的最美景觀。這就是旅行者2號，一個在1977年8月開始了它在太陽系的宏偉征程的航天器。同時，它還是唯一一個拜訪過了外太陽系的4個行星的航天器。旅行者2號在它開始航行的第12年，於1989年成功地駛達了海王星，並首次拍攝到了這顆神秘的冰巨星。

於是，被藍綠色和鈷藍色雲帶包圍的像木星的藍色調兄弟般的海王星的景象為人們所看見。同時，一個後來被命名為“大黑斑”的在海王星大氣層肆虐的巨大規模的石板色風暴也隨之被發現。此外，在發現了海王星的6個新衛星的同時，還發現了海王星的其他四個先前未曾被發現過的圓環。通過分析由旅行者2號傳回的信息、哈勃等天文望遠鏡所捕獲的信息和參考我們通過多年來多次觀測木星、土星等其他相似巨行星所得到的信息，科學家們對在這遙遠冰巨星的黑斑下正在發生什麼已經有了一個很好的了解。

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盡管海王星依然是我們太陽系中被探索得最少的行星之一，也一直存在著很多奧秘。但目前我們對它也有著一定的了解。我們知道，在海王星那大約比地球寬四倍的巨大世界裏，大氣下降得越深，就會被更緊地擠壓在一起，環境的壓力和溫度就會越高；離海王星的地核越近，就越是一個難以想象的地獄般的環境；海王星的內部有著不同的層，分別是大氣層、地幔和地核。

海王星結構層之間的距離極小，但每層的過度距離巨大。

我們所能觀察到的部分就是聚集在海王星外部那厚重的大氣層。除了含有微量的甲烷氣體之外，海王星的大氣幾乎充滿了氫氣和氦氣。大氣中的甲烷氣體讓海王星呈現出了豔麗的鈷藍色，這是因為甲烷氣體可以吸收掉可見光中的紅光，而把藍光反射回太空。天王星的大氣中也含有甲烷，其大氣層同樣是藍色的，但是科學家不確定為什麼海王星的顏色如此鮮豔，他們認為一定有某種神秘的大氣化學現象致使海王星的顏色比天王星的顏色更加鮮豔。

海王星的大氣非常寒冷，溫度低至-214攝氏度，也就是-353華氏度。當然，這比我們預期的溫度要暖和多了。考慮到海王星距離太陽如此之遠，我們可以確定海王星一定和相鄰的巨行星一樣，有一個內部能源。

海王星大氣中酷寒的雲層移動速度極快，是地球上有史以來最強風速的五倍。這些飛速移動的雲層強大到可以打破聲屏障，掩蓋住海王星的內部結構，並且可能向海王星的核心延伸了10-20%。

如果我們不幸墜入海王星的大氣層。隨著不斷地下墜，我們會感覺到大氣越來越稠密、壓強越來越大、溫度也越來越高。科學家認為海王星的大氣層最終壓縮成為了太陽系中最奇怪的海洋之一，但是這個奇怪的海洋沒有邊界。海王星大氣中的氣體會慢慢合成一種像水一樣的液體。想象你在一片越來越大的霧中下沉，越往下沉越潮濕，直到最後，你發現自己在一個幾乎看不到底的泳池中遊泳。

這片巨大的、泥濘的“海洋”就是海王星的地幔，這是一種由高壓水、甲烷和氨冰組成的奇怪的流體層。然而，這片深色區域並不是我們所熟悉的海洋類型，其內部溫度高達幾千度。在地球上，物質以固、液、氣三種形態之一存在，其形態取決於壓強和溫度等外部因素。但是，深入海王星的地幔，海王星的環境極端到構成其地幔的水、甲烷和氨冰表現得像一種酷熱而又稠密的混合液體。

正是由於難以想象的奇異環境，過熱的海洋免於沸騰蒸發，被固定在海王星濃密混沌的雲層深處。人們認為，這灼熱的深層不但驅動著我們觀測到的風暴大氣層中的強風，同時也可能是海王星神秘強大的傾斜磁場的來源。在這個強烈的區域內部，甲烷分子分解，碳原子凝結成鑽石的晶體，如冰雹一般灑落到地幔上。實驗室中的超高壓實驗表明，地幔上可能存在一個液態碳層，其中有漂浮的固體鑽石塊或所謂的鑽石山。

快速旋流的鑽石內海也可能使海王星的磁場發生偏轉或傾斜，從而解釋了海王星磁極異常傾斜這個由來已久的謎團。遠在劇烈扭曲的大氣層、電導、超熱的海洋和可能流動的鑽石層之下的海王星中心處，有一個行星核，與木星萎縮模糊的核心不同，天文學家認為海王星的核或許是固態的，它大約是地球大小的1.5倍，由冰水和矽酸鹽岩石組成，全部都擠壓在相當於一個星球的原料下面。

多年前，旅行者二號經過海王星，向我們展示了這座仍需研究的迷人行星。不幸的是，旅行者二號是最後一個也是目前唯一一艘探訪過這座奇異行星的宇宙飛船。因此海王星仍然留有很多謎團。但幸運的是，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡不久後將要發射，雖然不會前往海王星，但可以揭開它的一部分神秘面紗，為我們提供有關這顆遙遠的冰巨星如何運行的新視角，尤其是它的大氣層內部。目前科學家們已經對海王星雲層下方的情況有了很好的了解，然而在我們完全了解這個無法想象的陌生環境前，仍有很多事物等待發現。

參考資料：

1. 海王星是太陽系八大行星中距離太陽最遠的，體積是太陽系第四大，但質量排名是第三。

2. 迄今只有旅行者2號曾經在1989年8月25日拜訪過海王星。

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3. 天王星和海王星的規模也遠較地球大（每顆都超過10地球質量），而主要由冰組成。出於這個原因，有些天文學家建議它們應屬於自己的別：“冰巨星”<102>。

4. 海王星在1846年9月23日被發現，<1> 是唯一利用數學預測而非有計劃的觀測發現的行星。

5. 1846年，法國工藝學院的天文學教師勒維耶，在得不到同袍的支持下，以自己的熱忱獨立完成海王星位置的推算。

6. 而在同時，勒維耶也說服柏林天文台的約翰·格弗裏恩·伽勒搜尋行星。當時仍是柏林天文台的學生達赫斯特表示正好完成勒維耶預測天區的最新星圖，可以做為尋找新行星時與恒星比對的參考圖。1846年9月23日晚間海王星被發現，與勒維耶預測的位置相距不到1°

7. 旅行者2號（英語：Voyager 2）是一艘於1977年8月20日發射的美國宇航局無人星際航天器，截至2020年依然正常運作，是有史以來運作時間最久的空間探測器。

8. 旅行者2號被認為是從地球發射的航天器中最多產的一艘航天器，皆因在美國宇航局對其後的伽利略號和卡西尼-惠更斯號等的計劃上收緊花費之下，它仍能以強大的攝影機及大量的科學儀器造訪四顆氣態巨行星（木星、土星、天王星、海王星）及其衛星。

9. 這次探測發現了大暗斑，但後來用哈勃空間望遠鏡觀察海王星時發現大暗斑已經消失。大暗斑起初被認為是一大塊雲，而據後來推斷，它應該是可見雲層上的一個孔洞。

10. 旅行者2號在1989年拍攝的圖像發現了這個包含幾個微弱圓環的行星環系統，從而解決了這個問題。最外層的圓環，亞當斯，包含三段顯著的弧，現在名為“Liberté”，“Egalité”和“Fraternité”（自由、平等、博愛）。弧的存在非常難於理解，因為運動定律預示弧應在不長的時間內變成分布一致的圓環。目前認為環內側的衛星海衛六的引力作用束縛了弧的運動。

11. “旅行者”的照相機發現了其他幾個環。除了狹窄的、距海王星中心63,000千米的亞當斯環之外， 勒維耶環距中心53,000千米，更寬、更暗的伽勒環距中心42,000千米。勒維耶環外側的暗淡圓環被命名為拉塞爾；再往外是距中心57,000千米的阿拉戈環<35>

12. 更內部大氣底端溫度更高，密度更大，進而逐漸和行星地幔的過熱液體混為一體。海王星內核的壓力是地球表面大氣壓的數百萬倍。

13. 天王星和海王星都不是木星和土星那種嚴格意義上的類木行星，而屬於另一類的遠日行星，即它們有一個較大的固體核而且還含有冰作為其組成成分。

by:陸壹，天文翻譯志願者周星河，Mrs.Li