为什么海王星和天王星的颜色不一样？

　　原文 | BRIAN KOBERLEIN
　　翻译 | Linvo
　　天王星和海王星在许多方面是相似的行星。它们都是巨大的冰星球，都是蓝色并且拥有富含甲烷的大气层。天王星的颜色是浅蓝绿色，而海王星的颜色是深蓝色。但是为什么呢？为什么两个大小和组成如此相似的行星看起来却是如此不同？根据最近的一项研究，答案在于它们大气中的气溶胶。
　　气溶胶是悬浮在气体中的小尘埃颗粒或液滴。在地球上，我们经常认为气溶胶是一种污染，因为生活中产生的烟就是一种气溶胶。但气溶胶也可以是危害较小的东西，比如雾，或者在寒冷的冬夜里形成的微小冰晶云。总之只要有大气层，就一定会有气溶胶。
　　气溶胶粒子可以如此之小，以至于它们的直径大致相当于可见光的波长。正因为如此，光的波长决定了它们的散射方式。通过一种被称为＂米氏散射＂的过程，红色的长波通常比蓝色的短波散射更容易散射。这就是为什么火星上的天空通常是棕褐色而不是蓝色的，也是为什么火星上的日落通常是蓝色的。正如这项最新的研究表明的那样，气溶胶在天王星和海王星的颜色上扮演着重要的角色，但两者之间的联系并不简单。
　　天王星和海王星的大气层主要由氢和氦组成，但它们也富含甲烷(CH4)。甲烷吸收红光，反射蓝光，这就是为什么这两个行星通常都是蓝色的。它们的大气中有其他元素的痕迹，各种分子之间的化学反应可以产生烟雾，可以在它们的蓝色基调上增加些变化。
　　气溶胶层是如何给天王星和海王星上色的
　　基于对天王星和海王星的光谱观测，该团队设计了一个模型，其中有三种主要类型的气溶胶，根据它们在这颗行星的大气中所处的深度来编号。
　　最深的一层是气溶胶-1，它似乎是分子烟雾和硫化氢(H2S)冰颗粒的组合。硫化氢反射绿光，同时吸收红色和蓝色的光，这有助于赋予天王星绿色的色彩。
　　气溶胶-2的中间层不反射太多可见光，但反射紫外线和红外线。
　　气溶胶-3是由小于1微米的粒子组成的，在所有颜色上都倾向于反射几乎相同的可见光。
　　天王星上的气溶胶层较厚，使其看起来比海王星苍白。海王星的上层也有甲烷冰云，这有助于它保持深蓝色。
　　这种气溶胶的分层也有助于解释这两颗行星上的风暴，比如旅行者2号访问海王星时看到的大蓝点。由于上层被风暴清理干净，更深层、更蓝的层更容易被看到。
　　虽然这种统一的气溶胶层模型可以解释两个星球的外表，但也不能排除其他的可能性。该团队还提出了不同的模型，可以分别解释天王星和海王星。但是这个统一模型运行得很好，可以帮助我们解释其他恒星周围冰巨星的大气层。
　　Reference: Irwin, Patrick GJ, et al. ＂Hazy blue worlds: A holistic aerosol model for Uranus and Neptune, including Dark Spots.＂ *arXiv preprint* arXiv:2201.04516 (2022).原文：
　　https://www.universetoday.com/154447/why-are-neptune-and-uranus-different-colors/