這是旅行者-2號(hào)探測(cè)器于1989年近距離飛掠海王星上空時(shí)拍攝到的海王星大黑斑，以及漂浮于其上方的高層白色云系
這是不同時(shí)段海王星上云層的運(yùn)動(dòng)模式。通過(guò)對(duì)大黑斑和其它幾個(gè)做規(guī)律性轉(zhuǎn)動(dòng)云系標(biāo)記物的觀察，科學(xué)家們精確測(cè)出了海王星的自轉(zhuǎn)周期
北京時(shí)間10月11日消息，海王星是太陽(yáng)系最外側(cè)的一顆大行星，于1846年首次被人類發(fā)現(xiàn)。前不久它才剛剛走完自己被發(fā)現(xiàn)后圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的一周，而近日天文學(xué)家們宣布他們成功地測(cè)得了這顆氣態(tài)巨行星上“一天”的精確長(zhǎng)度。
這一點(diǎn)可能會(huì)讓讀者們感到很奇怪，為何發(fā)現(xiàn)了那么久，科學(xué)家們甚至連海王星上一天的精確長(zhǎng)度都不知道。這是因?yàn)楹Ｍ跣呛湍拘恰⑼列呛秃Ｍ跣呛芟嗨�，都是沒(méi)有固態(tài)表面的氣態(tài)巨行星，和以地球?yàn)榇淼念惖貛r石行星很不同，這些氣態(tài)星球的表面缺乏固定的標(biāo)志物可以用來(lái)計(jì)算其自轉(zhuǎn)周期，也就是一天的精確長(zhǎng)度。海王星云層頂端的“物體”都處于時(shí)刻不停的“飄動(dòng)”之中，無(wú)法以其作為標(biāo)桿。這成了天文學(xué)家們面臨的一大挑戰(zhàn)。
然而最近美國(guó)亞利桑那大學(xué)教授埃里奇·卡科什卡(Erich Karkoschka)卻成功地解決了這個(gè)難題，并巧妙地利用這些漂浮的“標(biāo)記物”測(cè)算出了海王星的精確自轉(zhuǎn)周期：15小時(shí)57分59秒。
嚴(yán)密監(jiān)視海王星
卡科什卡對(duì)由哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的500多張海王星照片進(jìn)行了分析。他很快注意到了海王星大氣中的兩個(gè)較顯著的云層系統(tǒng)，有點(diǎn)和木星大氣中著名的大紅斑類似，即海王星的南極云塊以及南極環(huán)流云塊。
在對(duì)這些在前后20年內(nèi)拍攝的圖像進(jìn)行分析之后，卡科什卡注意到這些明顯的云塊系統(tǒng)每次都會(huì)在非常精確的時(shí)間點(diǎn)上出現(xiàn)。
于是他決定擴(kuò)大檢索范圍，他調(diào)出了1989年由旅行者號(hào)探測(cè)器在海王星附近近距離上拍攝的高分辨率圖像。在這些照片中，卡科什卡又找到了6個(gè)類似的，呈現(xiàn)規(guī)律性旋轉(zhuǎn)的云層系統(tǒng)。他在一份聲明中表示：“按照這兩個(gè)云塊系統(tǒng)所表現(xiàn)出的海王星如此規(guī)整的自轉(zhuǎn)方式很特別。”他說(shuō)：“而現(xiàn)在我們有了8個(gè)這樣的特征物在同一顆行星上，這實(shí)在很讓人興奮。”他們已經(jīng)將這項(xiàng)研究的有關(guān)信息發(fā)表在了9月刊的《伊卡魯斯》雜志上。
早期研究的失敗
上世紀(jì)80年代，美國(guó)宇航局在1977年發(fā)射升空的旅行者-1號(hào)和2號(hào)探測(cè)器相繼飛掠土星、天王星和海王星。在這一征程中，它們搭載的儀器記錄到由這幾顆氣態(tài)巨行星的強(qiáng)大磁場(chǎng)產(chǎn)生的無(wú)線電信號(hào)。這些數(shù)據(jù)隨后被科學(xué)家們用以計(jì)算這些氣態(tài)行星的自轉(zhuǎn)周期，但是由于數(shù)據(jù)量太少，計(jì)算得不到很好的結(jié)果。
以色列特拉維夫大學(xué)教授拉維特·哈立德(Ravit Helled)說(shuō)：“只有旅行者-2號(hào)掠過(guò)了海王星，因此我們收集到的數(shù)據(jù)有限。”
美國(guó)宇航局一共發(fā)射了兩個(gè)相同的旅行者號(hào)探測(cè)器，分別命名為1號(hào)和2號(hào)。它們于1977年發(fā)射升空，目標(biāo)是對(duì)土星，木星以及它們的衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行考察。直至今日，在它們升空34年之后，兩艘旅行者號(hào)探測(cè)器正在太陽(yáng)系的邊緣飛行，并仍在不斷發(fā)回有關(guān)太陽(yáng)系邊緣的關(guān)鍵信息。
哈立德本人并未參與卡科什卡教授的研究工作，但是他的研究方向是行星的形成，演化和自轉(zhuǎn)機(jī)制。
在旅行者號(hào)探測(cè)器考察之后的15年，美國(guó)宇航局發(fā)射的卡西尼號(hào)探測(cè)器抵達(dá)土星并發(fā)現(xiàn)這顆行星的復(fù)雜磁場(chǎng)系統(tǒng)自轉(zhuǎn)速度相比15年前已經(jīng)出現(xiàn)了輕微減慢。但是土星本身的巨大質(zhì)量意味著在這么短的時(shí)間區(qū)間內(nèi)是不可能發(fā)生如此程度的自轉(zhuǎn)減速的。
而更進(jìn)一步的壞消息還在后頭，卡西尼的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)土星的南北半球大氣的自轉(zhuǎn)速度存在差異。
測(cè)量行星自轉(zhuǎn)
如此看來(lái)，依賴磁場(chǎng)自轉(zhuǎn)信號(hào)來(lái)估算氣態(tài)巨行星的自轉(zhuǎn)速度是不太可靠的。同時(shí)，科學(xué)家們很快便意識(shí)到，土星上出現(xiàn)的這種問(wèn)題同樣適用于海王星�，F(xiàn)在他們需要找出一種新的方法來(lái)測(cè)量這顆巨行星的自轉(zhuǎn)速度。
于是就有了卡科什卡教授費(fèi)盡心機(jī)的海王星圖像識(shí)別和分析工作。研究人員們表示這一成果將幫助天文學(xué)家們解決這一難題。
更加精確的自轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)將幫助學(xué)界進(jìn)一步精確地測(cè)算海王星內(nèi)部的質(zhì)量分布情況。相比之前數(shù)據(jù)顯得更快的自轉(zhuǎn)時(shí)間數(shù)值顯示有預(yù)想更多的物質(zhì)集中于海王星的核心位置，這將改變現(xiàn)有海王星內(nèi)部物質(zhì)分布模型的面貌。
哈立德說(shuō)：“海王星和天王星是非常有趣的行星，我們必須更多了解它們。尤其是現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代，有如此之多的系外行星被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，人們正花費(fèi)大力氣試圖加深我們對(duì)行星本質(zhì)的理解。”
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