海王星的云层三十年来首次几乎完全消失。观测结果表明，尽管海王星与太阳相距遥远，但该行星的云层模式与太阳周期之间存在着潜在的联系。正在进行的研究旨在揭开这个谜团。

凯克 II 望远镜于 2023 年 6 月 21 日拍摄的海王星图像显示，除了南极附近，几乎没有云层。图片来源：Imke de Pater, Erandi Chavez, Erin Redwing（加州大学伯克利分校）/W. M. 凯克天文台

在近三十年的观测中，海王星上的云层首次全部消失。从 1994 年到 2022 年，通过 W. M. 凯克天文台的镜头从夏威夷岛的茂纳凯亚（Maunakea）拍摄到的这颗蓝色大行星的图像，以及通过美国宇航局哈勃太空望远镜从太空拍摄到的图像显示，除了南极以外，云层几乎消失了。这些观测结果发表在《伊卡洛斯》（Icarus）杂志上，进一步揭示了海王星云层消失与太阳周期之间的联系--鉴于海王星是距离太阳最远的主行星，接受的阳光只有地球的 1/900，这一发现令人惊讶。

加州大学伯克利分校领导的一个天文学家小组发现，通常在这颗冰巨星的中纬度地区看到的大量云层在2019年开始消退。

这项研究的资深作者、加州大学伯克利分校天文学名誉教授伊姆克-德-帕特（Imke de Pater）说："海王星上的云消失得如此之快，令我感到惊讶。我们基本上看到云的活动在几个月内就减少了"。"

从 2019 年底开始，海王星的外观发生了巨大变化，并一直持续到 2023 年 6 月。正如这组利用凯克 II 望远镜上的 NIRC2 和自适应光学系统获得的 1.63 m（微米）图像所显示的那样，从 2002 年前到 2019 年末，海王星上有许多按纬度带排列的云层特征。之后，除南极附近外，海王星几乎没有云层。图像使用阿辛函数显示，该函数与对数标度显示一样，会降低特征之间的对比度；如果使用线性标度显示，则只能看到最亮的特征。图片来源：Imke de Pater、Erandi Chavez、Erin Redwing（加州大学伯克利分校）/W. M. 凯克天文台

哈佛大学天体物理学中心的研究生埃兰迪-查韦斯（Erandi Chavez）说："即使在四年之后，我们今年六月拍摄的图像也显示云层还没有恢复到以前的水平。这是非常令人兴奋和出乎意料的，尤其是海王星之前的低云活动期并没有这么剧烈和持久。"

为了监测海王星外观的演变，查韦斯和她的团队使用凯克天文台的第二代近红外相机（NIRC2）配以自适应光学系统（自2002年起），以及里克天文台（2018-2019年）和哈http://www.196nk.cn勃太空望远镜（自1994年起）的观测数据，分析了从1994年到20196世界之最22年拍摄的图像。近年来，凯克天文台的观测数据得到了凯克天文台"黄昏观测计划"拍摄的图像和哈勃太空望远镜"外行星大气遗产（OPhttp://www.196nk.cnAL）计划"拍摄的图像的补充。

这些数据揭示了海王星云层的变化与太阳周期之间一种有趣的模式--太阳磁场每 11 年翻转一次，导致太阳辐射水平波动。当太阳发出更强烈的紫外线（UV），特别是强氢莱曼-阿尔法辐射时，大约两年后海王星上就会出现更多的云层。研究小组进一步发现，云的数量与冰巨星反射太阳光的亮度之间存在正相关。

德-帕特说："这些非凡的数据为我们提供了迄今为止最有力的证据，证明海王星的云层覆盖与太阳周期相关。我们的发现支持了这样一种理论，即当太阳的紫外线足够强时，可能会引发产生海王星云层的光化学反应。"

这组哈勃太空望远镜图像记录了海王星云层数量的消长。这组长达近 30 年的观测结果表明，在太阳周期的峰值之后，云层的数量会越来越多--太阳的活动水平在 11 年的时间里有节奏地上升和下降。太阳的紫外线辐射水平绘制在纵轴上。11 年周期的下轴为 1994 年至 2022 年。顶部的哈勃观测结果清楚地显示了云的丰度与太阳活动峰值之间的相关性。化学变化是由光化学引起的，光化学发生在海王星高层大气中，形成云需要时间。资料来源www.196nk.cn：NASA、ESA、LASP、Erandi Chavez（加州大学伯克利分校）、Imke de Pater（加州大学伯克利分校）

太阳周期与海王星多云天气模式之间的联系来自于海王星 29 年观测期间记录的 2.5 个云层活动周期。在此期间，海王星的反射率在 2002 年增加（亮度最大值），然后在 2007 年变暗（亮度最小值），在 2015 年再次变亮，然后在 2020 年变暗到有史以来观测到的最低水平，也就是大部分云层消失的时候。太阳引起的海王星亮度变化似乎与海王星上云层的消长相对同步。

然而，由于其他因素的复杂性，要解开这种相关性还需要更多的工作；例如，紫外线阳光的增加可能会产生更多的云雾，但也可能会使云雾变暗，从而降低海王星的整体亮度。海王星上从大气深处升起的风暴会影响vGGJy云层，但与光化学产生的云层无关，因此可能会使与太阳周期的相关研究变得复杂。还需要继续对海王星进行观测，以了解目前这种近乎无云的状态会持续多久。

这个蓝色世界的大气层非常活跃和混乱，其中的甲烷云被超音速风吹得四处飘散，这是太阳系中记录到的最快的风速。最早和最引人注目的图像之一是美国国家航空航天局的旅行者 2 号宇宙飞船在 1989 年飞越海王星时拍摄的，揭示了一个名为"大黑斑"的巨大风暴系统。此后还发现了其他风暴和暗斑，特别是2017年的大型赤道风暴和2018年北纬的大型暗斑。

"能够利用地球上的望远镜来研究一个距离我们超过 25 亿英里的世界的气候，真是令人着迷，"凯克天文台的工作人员、该研究的合著者卡洛斯-阿尔瓦雷斯（Carlos Alvarez）说。"技术的进步以及我们的曙光观测计划使我们能够制约海王星的大气模型，而大气模型是了解冰巨星气候与太阳周期之间相关性的关键。"

研究小组将继续跟踪海王星的云活动。最近于2023年6月拍摄的图像是在美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）拍摄近红外和中红外图像的同时获得的。

德-帕特说："我们在最近的图像中看到了更多的云层，尤其是在北纬和高海拔地区，这与过去约两年中观测到的太阳紫外线通量增加所预期的一样。"

来自 JWST 和凯克天文台的综合数据将有助于进一步研究导致海王星动态外观的物理和化学原理，这反过来可能有助于加深天文学家对海王星以及系外行星的了解。