寒冷，更冷——太阳系最冷的行星在何处？

WY20172017

好奇的孩子提问：太阳系中最冷的行星是哪一个呢？
行星内部的热量来自于它们诞生时剩余的能量。



（图片来自：美国国家航空航天局）
布拉德·吉布森是爱德华·阿瑟·米尔恩天体物理中心的主任，同时是英国赫尔大学物理与数学系主任。



来自印度班加罗尔的七岁男孩塞哈尔提出了这个问题：太阳系中最冷的行星是哪一颗？
太阳系中的行星都由太阳加热。我们所在的地球大约距离太阳1亿英里（约1.6亿千米），这个距离让地球恰好拥有适合生命存活的温度。
那么，你或许会认为，太阳系中最冷的行星就应该是距离太阳最远的海王星了。它与太阳之间的距离，达到了令人难以置信的30亿英里（约48亿千米）。



然而实际上，太阳系中最冷的行星并不是海王星，而是天王星。即使天王星和太阳之间的距离比海王星短了整整十亿英里（约16亿千米），美国国家航空航天局给出的数据表明，天王星还是一直保持着整个太阳系中测得的最低温度的记录：零下371华氏度（零下224摄氏度），这该是多么寒冷的地方！当然，海王星同样也非常冷，但它的表面最低温度大约在零下353华氏度（零下214摄氏度），在低温这方面确实不敌天王星。



这是一张由哈勃太空望远镜拍摄的照片，展示了由4条主要的光环和17颗卫星中的10颗环绕的天王星。（图片来自：X光波段：美国国家航空航天局、钱德拉X射线天文台、伦敦大学学院、W. 邓恩等人；光学波段（高分辨率相机）：美国夏威夷凯克天文台；光学波段（甚大望远镜及高分辨率相机）：欧洲南方天文台、甚大望远镜、基里尔·费格尔曼）
天王星的低温其实与它和太阳之间的距离没有太大关系。数十亿年以前，一个巨大的天体和天王星发生了相当猛烈的碰撞，以至于天王星被撞得翻转了一个方向。一直到现在，天王星在绕着太阳公转的过程中，仍旧只有一面有机会朝向太阳。不仅如此，过去那一次剧烈的撞击同样促使天王星内部的一些能量散失到了宇宙空间中。



行星内部的热量来源于它们诞生时剩余的那部分能量。行星的形成是一个长达数百万年的过程，在此期间，较小的岩石块互相碰撞并结合在一起，一点一点地拼成一整颗行星。每有一块岩石融入行星中，这颗行星的热量就会增加一点。就像如果你不断地拍手，一段时间之后你对手会变得有些热——行星形成的过程中发生的那些事与此几乎相同。
而海王星从未像天王星那样遭到过巨大小行星的撞击，因此它能够保持住更多的热量。
当然，你应该也会对另一颗行星的情况感到惊讶，那就是距离太阳最近的行星，水星。在水星表面，也同样有极其寒冷的地方。虽然水星朝向太阳的一面，温度超过了750华氏度（400摄氏度），但它背向太阳的一面，几乎只有零下328华氏度（零下200摄氏度）。



水星表面温差如此之大，主要是因为水星表面不像地球那样拥有大气层。大气层对于一颗行星的作用就像一床毯子，它包裹在行星表面，将热量保持住，并帮助热量在整个星球传播。正由于水星没有这样的一床毯子，水星朝向太阳和背向太阳的两面可谓冰火两重天。
测量宇宙中的温度
对于距离地球比较近的行星，例如火星，我们可以直接发射探测器到达它的表面，对它的大气进行探测。然而，目前为止，我们还没法抵达像天王星和海王星这样遥远的行星表面。
所以，我们不得不寻找一些可以直接从地球表面测量行星温度的方法。例如，我们可以研究从行星上反射出来的光，反射光可以告诉我们行星的大气由哪些原子和分子组成。大气组成的信息就可以帮助我们准确地知道一颗行星的温度，因为其中的原子和分子对一颗行星而言起到了“指纹”的作用。



虽然在我们的太阳系中，像天王星、海王星这样的行星已经非常寒冷，但在更加遥远的宇宙中，有比它们还要寒冷的地方。目前知道的最冷的地方是旋镖星云。旋镖星云是一团距离我们三千亿英里（约4800亿千米）远的气体与尘埃，那里的温度达到了零下457华氏度（零下272摄氏度）。



需要注意的是，在宇宙中，没有任何一处的温度可以低于零下459华氏度（零下273摄氏度）。在这样的温度下，组成所有物质的微粒以及原子都会停止运动。这样的事一旦发生，物质就没有办法变得更冷，因此这个温度被称为“绝对零度”。这意味着，我们将不太可能在宇宙中找到比旋镖星云还要冷的地方了。
BY:布拉德·吉布森
FY:莫语谌
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