海王星内部是什么样的？今天，带你一起去揭开它

作为一个距太阳比木星、土星、天王星距太阳还要远的，且在太阳系中离太阳最远的行星，海王星是一个只被探测过一次的神秘的冰巨星。当法国天文学家勒维耶用数学方法推算出在天王星轨道外潜藏着一个未被发现的巨大行星，且不仅指出了它的位置，还算出了它的质量时，海王星成为了历史上第一个仅通过数学方法便被发现的行星。

这颗太阳系的第八个行星在1846年被预测后，就被观测到并被证实了。海王星与地球平均28亿英里远的距离和与太阳平均45亿公里远的距离，使海王星在地球呈现的视野过于微小，以至于人们无法用肉眼从地球观测海王星。但随着多年的发展，得到改进的天文望远镜让我们所能观测到的海王星不再只能是一个蓝点，如今，我们已经可以欣赏到这遥远冰巨星的几乎所有的美丽风貌了。

此外，在50多年前，曾有一个著名的航天器造访过这颗冰巨星，并为我们呈现出了迄今为止所能看到的海王星的最美景观。这就是旅行者2号，一个在1977年8月开始了它在太阳系的宏伟征程的航天器。同时，它还是唯一一个拜访过了外太阳系的4个行星的航天器。旅行者2号在它开始航行的第12年，于1989年成功地驶达了海王星，并首次拍摄到了这颗神秘的冰巨星。

于是，被蓝绿色和钴蓝色云带包围的像木星的蓝色调兄弟般的海王星的景象为人们所看见。同时，一个后来被命名为“大黑斑”的在海王星大气层肆虐的巨大规模的石板色风暴也随之被发现。此外，在发现了海王星的6个新卫星的同时，还发现了海王星的其他四个先前未曾被发现过的圆环。通过分析由旅行者2号传回的信息、哈勃等天文望远镜所捕获的信息和参考我们通过多年来多次观测木星、土星等其他相似巨行星所得到的信息，科学家们对在这遥远冰巨星的黑斑下正在发生什么已经有了一个很好的了解。

尽管海王星依然是我们太阳系中被探索得最少的行星之一，也一直存在着很多奥秘。但目前我们对它也有着一定的了解。我们知道，在海王星那大约比地球宽四倍的巨大世界里，大气下降得越深，就会被更紧地挤压在一起，环境的压力和温度就会越高；离海王星的地核越近，就越是一个难以想象的地狱般的环境；海王星的内部有着不同的层，分别是大气层、地幔和地核。

 

 

海王星结构层之间的距离极小，但每层的过度距离巨大。

我们所能观察到的部分就是聚集在海王星外部那厚重的大气层。除了含有微量的甲烷气体之外，海王星的大气几乎充满了氢气和氦气。大气中的甲烷气体让海王星呈现出了艳丽的钴蓝色，这是因为甲烷气体可以吸收掉可见光中的红光，而把蓝光反射回太空。天王星的大气中也含有甲烷，其大气层同样是蓝色的，但是科学家不确定为什么海王星的颜色如此鲜艳，他们认为一定有某种神秘的大气化学现象致使海王星的颜色比天王星的颜色更加鲜艳。

海王星的大气非常寒冷，温度低至-214摄氏度，也就是-353华氏度。当然，这比我们预期的温度要暖和多了。考虑到海王星距离太阳如此之远，我们可以确定海王星一定和相邻的巨行星一样，有一个内部能源。

海王星大气中酷寒的云层移动速度极快，是地球上有史以来最强风速的五倍。这些飞速移动的云层强大到可以打破声屏障，掩盖住海王星的内部结构，并且可能向海王星的核心延伸了10-20%。

如果我们不幸坠入海王星的大气层。随着不断地下坠，我们会感觉到大气越来越稠密、压强越来越大、温度也越来越高。科学家认为海王星的大气层最终压缩成为了太阳系中最奇怪的海洋之一，但是这个奇怪的海洋没有边界。海王星大气中的气体会慢慢合成一种像水一样的液体。想象你在一片越来越大的雾中下沉，越往下沉越潮湿，直到最后，你发现自己在一个几乎看不到底的泳池中游泳。

这片巨大的、泥泞的“海洋”就是海王星的地幔，这是一种由高压水、甲烷和氨冰组成的奇怪的流体层。然而，这片深色区域并不是我们所熟悉的海洋类型，其内部温度高达几千度。在地球上，物质以固、液、气三种形态之一存在，其形态取决于压强和温度等外部因素。但是，深入海王星的地幔，海王星的环境极端到构成其地幔的水、甲烷和氨冰表现得像一种酷热而又稠密的混合液体。

正是由于难以想象的奇异环境，过热的海洋免于沸腾蒸发，被固定在海王星浓密混沌的云层深处。人们认为，这灼热的深层不但驱动着我们观测到的风暴大气层中的强风，同时也可能是海王星神秘强大的倾斜磁场的来源。在这个强烈的区域内部，甲烷分子分解，碳原子凝结成钻石的晶体，如冰雹一般洒落到地幔上。实验室中的超高压实验表明，地幔上可能存在一个液态碳层，其中有漂浮的固体钻石块或所谓的钻石山。

快速旋流的钻石内海也可能使海王星的磁场发生偏转或倾斜，从而解释了海王星磁极异常倾斜这个由来已久的谜团。远在剧烈扭曲的大气层、电导、超热的海洋和可能流动的钻石层之下的海王星中心处，有一个行星核，与木星萎缩模糊的核心不同，天文学家认为海王星的核或许是固态的，它大约是地球大小的1.5倍，由冰水和硅酸盐岩石组成，全部都挤压在相当于一个星球的原料下面。

多年前，旅行者二号经过海王星，向我们展示了这座仍需研究的迷人行星。不幸的是，旅行者二号是最后一个也是目前唯一一艘探访过这座奇异行星的宇宙飞船。因此海王星仍然留有很多谜团。但幸运的是，詹姆斯·韦伯太空望远镜不久后将要发射，虽然不会前往海王星，但可以揭开它的一部分神秘面纱，为我们提供有关这颗遥远的冰巨星如何运行的新视角，尤其是它的大气层内部。目前科学家们已经对海王星云层下方的情况有了很好的了解，然而在我们完全了解这个无法想象的陌生环境前，仍有很多事物等待发现。

参考资料：

  

  

1.  海王星是太阳系八大行星中距离太阳最远的，体积是太阳系第四大，但质量排名是第三。

2.  迄今只有旅行者2号曾经在1989年8月25日拜访过海王星。

3.  天王星和海王星的规模也远较地球大（每颗都超过10地球质量），而主要由冰组成。出于这个原因，有些天文学家建议它们应属于自己的别：“冰巨星”[102]。

4.  海王星在1846年9月23日被发现，[1] 是唯一利用数学预测而非有计划的观测发现的行星。

5.  1846年，法国工艺学院的天文学教师勒维耶，在得不到同袍的支持下，以自己的热忱独立完成海王星位置的推算。

6.  而在同时，勒维耶也说服柏林天文台的约翰·格弗里恩·伽勒搜寻行星。当时仍是柏林天文台的学生达赫斯特表示正好完成勒维耶预测天区的最新星图，可以做为寻找新行星时与恒星比对的参考图。1846年9月23日晚间海王星被发现，与勒维耶预测的位置相距不到1°

7.  旅行者2号（英语：Voyager 2）是一艘于1977年8月20日发射的美国宇航局无人星际航天器，截至2020年依然正常运作，是有史以来运作时间最久的空间探测器。

8.  旅行者2号被认为是从地球发射的航天器中最多产的一艘航天器，皆因在美国宇航局对其后的伽利略号和卡西尼-惠更斯号等的计划上收紧花费之下，它仍能以强大的摄影机及大量的科学仪器造访四颗气态巨行星（木星、土星、天王星、海王星）及其卫星。

9.  这次探测发现了大暗斑，但后来用哈勃空间望远镜观察海王星时发现大暗斑已经消失。大暗斑起初被认为是一大块云，而据后来推断，它应该是可见云层上的一个孔洞。

10.  旅行者2号在1989年拍摄的图像发现了这个包含几个微弱圆环的行星环系统，从而解决了这个问题。最外层的圆环，亚当斯，包含三段显著的弧，现在名为“Liberté”，“Egalité”和“Fraternité”（自由、平等、博爱）。弧的存在非常难于理解，因为运动定律预示弧应在不长的时间内变成分布一致的圆环。目前认为环内侧的卫星海卫六的引力作用束缚了弧的运动。 

11. “旅行者”的照相机发现了其他几个环。除了狭窄的、距海王星中心63,000千米的亚当斯环之外， 勒维耶环距中心53,000千米，更宽、更暗的伽勒环距中心42,000千米。勒维耶环外侧的暗淡圆环被命名为拉塞尔；再往外是距中心57,000千米的阿拉戈环[35]

12. 更内部大气底端温度更高，密度更大，进而逐渐和行星地幔的过热液体混为一体。海王星内核的压力是地球表面大气压的数百万倍。

13. 天王星和海王星都不是木星和土星那种严格意义上的类木行星，而属于另一类的远日行星，即它们有一个较大的固体核而且还含有冰作为其组成成分。

 

by:陆壹，天文翻译志愿者周星河，Mrs.Li