海王星這“一年”

張唯誠

1781年3月，威廉·赫歇耳發現了天王星。天王星被發現后，人們又發現它的運行與根據牛頓理論推導的情形并不一致，這暗示在天王星軌道附近可能還有一顆行星影響著它的運行。1846年，35歲的法國數學家勒維耶計算出了那顆假想行星所在的位置和質量，他把計算結果告訴了他的朋友——柏林天文臺的天文學家約翰·格弗里恩·伽勒。伽勒接到計算結果后即把天文望遠鏡指向了勒維耶指定的方位，果然在那里發現了一顆行星，這就是海王星。

從海王星被發現到現在，歲月過去了165年，這恰恰是海王星繞太陽運行一周的時間。2011年7月12日，這顆用筆尖發現的藍色行星又回到了165年前所在的位置，也就是說，海王星自被發現起剛好運行了它自己的“一年”。在海王星的這“一年”里，人類對海王星有了怎樣的認識呢？

有一塊大黑斑

海王星是氣態行星，內部有一個石質內核，外面是一層高密度的大氣，大氣的主要成分是氫、氦和甲烷。1989年，“旅行者2號”飛越海王星時發現了海王星上的大氣很不安定，它上面有一塊大黑斑，其直徑與地球相當。研究表明，這塊斑點和木星上的大紅斑性質相同，是一塊高氣壓氣旋，移動速度達每秒300米。1994年，哈勃太空望遠鏡發現海王星的大黑斑消失了；幾個月后，北半球又出現了新的大黑斑。在如此短暫的時間里大黑斑失而復得，可見海王星的上層大氣是動蕩不安的。

可能有過大幅位移

美國亞利桑那大學的天文學家通過計算機模型演算后認為，海王星和天王星在太陽系中所處的位置曾經發生過互換。這些科學家說，通過計算當時太陽系星云的密度，他們得出海王星形成時與太陽的距離比現在近一半，而天王星則大致處在海王星的位置上，只是由于后來天王星和海王星的質量發生了變化才導致它們交換了運行軌道。科學家說，在太陽系剛剛形成的6.5億萬年里，海王星與太陽的距離遠遠小于天王星；但是后來，它們完全顛倒了過來。當然，那件事發生在大約40億年前，那時太陽系剛剛形成不久，所以上述觀點很難獲得證明。

光環很奇特

1846年10月10日，即海王星被發現后的第17天，英國天文學家威廉·拉塞爾使用自己磨制的望遠鏡發現了海王星的一顆衛星——海衛一。拉塞爾還聲稱發現了海王星的環，但是人們到現在都不認為拉塞爾發現了海王星的環，認為那是他的錯覺，因為拉塞爾的望遠鏡不可能發現海王星的環。

但海王星確實有光環，只是很暗淡，這些環在航天時代才被觀測到，后來多以海王星及其衛星發現者的名字命名，如勒維耶環、伽勒環、拉塞爾環等。海王星最外層的環叫亞當斯環，它似乎是由密度很高的塊狀物構成的，那些塊狀物形成了三段明顯的“弧”，人們分別為它們命名為“自由”“平等”和“博愛”。“弧”的存在令人費解，因為按理說它們應該逐漸變成分布均勻的環才對。1998年，天文學家們用哈勃太空望遠鏡觀測那些“弧”時，發現它們與理論的預測有了一些位移，這種奇怪的運動和“弧”的成因都還是一個謎。

衛星很“糾結”

海王星最重要的衛星是海衛一和海衛二。海衛一是一顆逆行衛星，即它繞海王星的公轉方向和海王星自轉方向是相反的。而海衛二的軌道也很怪異，它離海王星最遠的時候，其距離為900萬千米，最近時又只有1.4萬千米，這樣的運行很有坐過山車的感覺。科學家解釋說，海衛一很可能是一個雙星系統中的一員，來自于海王星軌道之外的柯依伯帶。當雙星系統與海王星近距離相遇時，海王星的引力便破壞了它們的體系，其中的一個星體被海王星“俘獲”了，這就是海衛一。由于雙星系統的殘余影響和海王星引力的共同作用，海衛一便成了逆行衛星。

科學家推測，當海衛一和它所在的雙星系統貿然闖入到海王星系統中時，它們的引力又把海衛二彈出了正常軌道，于是海衛二的運行狀態被改變了，才形成今天這種怪異的樣子。所以，海衛一和海衛二看來是兩顆很“糾結”的衛星。

海衛一正在經歷“全球變暖”

科學家在1997年發現，海衛一的表面溫度已從1989年“旅行者2號”造訪時的零下236攝氏度上升到了零下234攝氏度，這表明海衛一正在經歷著一場曠日持久的全球變暖。為什么它會變得暖和些了呢？一種觀點認為，海衛一正在迎接一個極端的夏天的到來，由于海衛一的軌道和海王星的軌道之間存在著傾角，它在繞海王星公轉的過程中會有一個明顯的季節變化過程，溫度升高正是它進入夏季的表現，不過這個季節的轉換過程很長，大約有好幾百年。還有一種觀點認為，海衛一表面的冰的構成發生了變化，從而使它從太陽那里吸收了更多的熱量，海衛一正在經歷一次氣溫上升的過程。

以往人們只知道地球在遭遇全球變暖，而現在看來，全球變暖并不只是地球的命運。

計劃重訪海王星

科學家還認為，海衛一的內部可能有一個液態的水層，就如同一個地下的海洋，原始的生命有可能存在于這樣一個地下的海洋里。2003年，有科學家提出了一個比較完備的探測海王星和海衛一的太空計劃。他們設想建造一艘大型海王星探測飛船，其上載有三枚探測器，兩枚用于探測海王星大氣，另一枚著陸海衛一后用于研究海衛一的表面，其具體的著陸地點選在南北兩極地區，因為在那里有可能找到大量的水冰。假若這艘飛船能夠按計劃成行，它將于啟程十幾年后抵達海王星并釋放海衛一著陸器。當然，實施這樣一次太空任務需要花很多錢，估計耗資達30～40億美元。