http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2011-10-17
这是旅行者-2号探测器于1989年近距离飞掠海王星上空时拍摄到的海王星大黑斑，以及漂浮于其上方的高层白色云系
这是不同时段海王星上云层的运动模式。通过对大黑斑和其它几个做规律性转动云系标记物的观察，科学家们精确测出了海王星的自转周期
新浪科技讯 北京时间10月11日消息，海王星是太阳系最外侧的一颗大行星，于1846年首次被人类发现。前不久它才刚刚走完自己被发现后围绕太阳运行的一周，而近日天文学家们宣布他们成功地测得了这颗气态巨行星上“一天”的精确长度。
这一点可能会让读者们感到很奇怪，为何发现了那么久，科学家们甚至连海王星上一天的精确长度都不知道。这是因为海王星和木星、土星和海王星很相似，都是没有固态表面的气态巨行星，和以地球为代表的类地岩石行星很不同，这些气态星球的表面缺乏固定的标志物可以用来计算其自转周期，也就是一天的精确长度。海王星云层顶端的“物体”都处于时刻不停的“飘动”之中，无法以其作为标杆。这成了天文学家们面临的一大挑战。
然而最近美国亚利桑那大学教授埃里奇·卡科什卡(Erich Karkoschka)却成功地解决了这个难题，并巧妙地利用这些漂浮的“标记物”测算出了海王星的精确自转周期：15小时57分59秒。
严密监视海王星
卡科什卡对由哈勃空间望远镜拍摄的500多张海王星照片进行了分析。他很快注意到了海王星大气中的两个较显著的云层系统，有点和木星大气中著名的大红斑类似，即海王星的南极云块以及南极环流云块。
在对这些在前后20年内拍摄的图像进行分析之后，卡科什卡注意到这些明显的云块系统每次都会在非常精确的时间点上出现。
于是他决定扩大检索范围，他调出了1989年由旅行者号探测器在海王星附近近距离上拍摄的高分辨率图像。在这些照片中，卡科什卡又找到了6个类似的，呈现规律性旋转的云层系统。他在一份声明中表示：“按照这两个云块系统所表现出的海王星如此规整的自转方式很特别。”他说：“而现在我们有了8个这样的特征物在同一颗行星上，这实在很让人兴奋。”他们已经将这项研究的有关信息发表在了9月刊的《伊卡鲁斯》杂志上。
早期研究的失败
上世纪80年代，美国宇航局在1977年发射升空的旅行者-1号和2号探测器相继飞掠土星、天王星和海王星。在这一征程中，它们搭载的仪器记录到由这几颗气态巨行星的强大磁场产生的无线电信号。这些数据随后被科学家们用以计算这些气态行星的自转周期，但是由于数据量太少，计算得不到很好的结果。
以色列特拉维夫大学教授拉维特·哈立德(Ravit Helled)说：“只有旅行者-2号掠过了海王星，因此我们收集到的数据有限。”
美国宇航局一共发射了两个相同的旅行者号探测器，分别命名为1号和2号。它们于1977年发射升空，目标是对土星，木星以及它们的卫星系统进行考察。直至今日，在它们升空34年之后，两艘旅行者号探测器正在太阳系的边缘飞行，并仍在不断发回有关太阳系边缘的关键信息。
哈立德本人并未参与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，演化和自转机制。
在旅行者号探测器考察之后的15年，美国宇航局发射的卡西尼号探测器抵达土星并发现这颗行星的复杂磁场系统自转速度相比15年前已经出现了轻微减慢。但是土星本身的巨大质量意味着在这么短的时间区间内是不可能发生如此程度的自转减速的。
而更进一步的坏消息还在后头，卡西尼的观测发现土星的南北半球大气的自转速度存在差异。
测量行星自转
如此看来，依赖磁场自转信号来估算气态巨行星的自转速度是不太可靠的。同时，科学家们很快便意识到，土星上出现的这种问题同样适用于海王星。现在他们需要找出一种新的方法来测量这颗巨行星的自转速度。
于是就有了卡科什卡教授费尽心机的海王星图像识别和分析工作。研究人员们表示这一成果将帮助天文学家们解决这一难题。
更加精确的自转数据将帮助学界进一步精确地测算海王星内部的质量分布情况。相比之前数据显得更快的自转时间数值显示有预想更多的物质集中于海王星的核心位置，这将改变现有海王星内部物质分布模型的面貌。
哈立德说：“海王星和天王星是非常有趣的行星，我们必须更多了解它们。尤其是现在这个时代，有如此之多的系外行星被陆续发现，人们正花费大力气试图加深我们对行星本质的理解。”(晨风)
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