仿佛精致的、彩虹色的仙女在宇宙轨道上竞速，海王星的光环在詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 捕捉到的惊艳新景象中闪耀，这是迄今为止建造的最强大的外太空天文台。这是自 1989 年旅行者 2 号飞掠以来获得的最清晰的行星环图像，它揭示了许多前所未见的细节。
“对我来说，观看 JWST 的新海王星图像就像与一位十年以上未见的朋友重逢——而且他们看起来棒极了，”美国宇航局戈达德太空飞行中心的 天体物理学家简·里格比在给大众科学的电子邮件中写道，她担任该机构的 JWST 运行项目科学家。
在 2021 年圣诞节令人揪心的发射之后，该望远镜于今年 7 月开始全面运行，此后发布了令人惊叹的星云图像和可能“打破宇宙学”的古老星系的发现。但是，当 JWST 敏锐的红外眼睛转向我们太阳系的世界时，它们也正在打开离我们家更近的新视野。
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例如，望远镜对海王星的观测以前所未有的清晰度显示了该行星稀薄的尘埃带。欧洲航天局 (ESA) 高级科学顾问兼 JWST 科学工作组成员马克·麦考格林说，这些尘埃带显示为明亮的、以冰为主的光环之间的模糊颗粒。
亚利桑那大学的天文学家玛西娅·里克有机会观看新的海王星景象时，她说，“像往常一样，我被我们所看到的景象惊呆了。”里克目前是 JWST 主成像仪近红外相机 (NIRCam) 的首席研究员，她回忆起多年前尝试使用亚利桑那州基特峰的地面望远镜观察海王星环。“由于光环非常薄且成团，我们基本上什么也没看到，”她说。“很高兴看到它们如此清晰和容易地 [通过 JWST] 观察到。”
在这张由 JWST 的 NIRCam 拍摄的图像中，数百个大小和形状各异的背景星系与海王星系统一起出现。图片来源：NASA、ESA、CSA 和 STScI
甲烷冰云以明亮的条纹和斑点的形式出现在图像中，在来自距太阳约 28 亿英里的海王星的微弱阳光下闪耀。这张 JWST 照片中还塞进了这颗行星 14 颗卫星中的 7 颗。最亮的是古怪的海卫一，这是一颗巨大的天然卫星，表面覆盖着氮冰，可以反射大约 70% 的入射阳光。大多数行星卫星，包括海王星周围的所有其他卫星，都与其行星宿主的自转方向相同，但海卫一的轨道方向却相反。这个轨道向研究人员表明，这个天体很可能是一个来自外太阳系的“移民”，很久以前被海王星的引力捕获。
麦考格林说：“去测量海卫一的光谱将非常酷，因为它代表了一个来自更远地方的天体。”
JWST 的红外视图还显示了一条环绕赤道的细细发光带，这可能是由于较温暖的气体流向海王星的中纬度地区，这是全球大气环流不断变化的模式的一部分。根据 ESA 新闻稿，这些特征可能会驱动该行星的强风和风暴。
康奈尔大学天文学副教授妮可·刘易斯说：“真正让我震惊的是海王星大气层中存在的所有绚丽的云层和风暴。”“海王星拥有太阳系中测得的最高风速，赤道附近的平均风速接近每小时 700 英里，而某些地方的峰值风速超过每小时 1,000 英里。”虽然刘易斯自己与 JWST 的合作将侧重于太阳系以外的行星，但她称这张新图像为“其动荡天气的惊人快照”。
与旅行者 2 号不同，旅行者 2 号提供了海王星在某个时刻的快照，JWST 对海王星和太阳系其他居民的研究将持续到天文台本身存在为止。麦考格林说，通过将这些以及未来的 JWST 图像与旅行者 2 号的图像进行比较，科学家们希望更多地了解该行星更长期的大气变化，例如海王星的季节。由于这颗行星的轴线倾斜了 28 度角，因此它像地球一样经历了四季。但在海王星上，由于这个世界围绕太阳的 164 个地球年的漫长旅程，每个季节持续约 40 年。这意味着这颗行星刚刚进入与旅行者 2 号飞掠时不同的季节，麦考格林说。
虽然海王星可能是新发布的快照中最耀眼的明珠，但放大的视图显示了“行星悬挂在太空中的一丝诗意”，麦考格林说，他指的是似乎环绕着这颗冰巨星的遥远恒星和星系的背景。
JWST 距离地球近一百万英里，并且配备了大量的成像工具，将继续提供更深入、更清晰的宇宙和我们在宇宙中位置的景象。麦考格林说：“JWST，即使在短短几个月内，也已经开始增加宇宙视角。”“但老实说，你还没有看到任何东西。”