在 Voyager 2 成为唯一飞掠海王星的太空船逾三十年后，NASA 的 James Webb Space Telescope 揭示，这颗遥远的冰巨行星或曾经历太阳系史上最戏剧性的事件之一。新一期《Science Advances》发表的研究指出，海王星原有的卫星族群在数十亿年前大部分已遭摧毁，其后行星现有的内部卫星与光环才从残骸中形成。有关于发现为一项争议已久的假说提供了迄今最强的化学证据。
研究团队利用 Webb 的近红外光谱仪(NIRSpec)，观测海王星的光环及其三颗最内侧卫星 Larissa、Galatea 与 Proteus。除了 Proteus 之外，望远镜在三者的表面皆侦测到富含镁的层状硅酸盐(phyllosilicates)，这是一种含水黏土矿物，通常在液态水与岩石长时间相互作用后才会形成。然而，所有受观测的卫星与光环均未呈现以水冰为主导的成分。
这三颗卫星体积过小，难以产生足以长时间维持液态水的内部热能。因此，研究人员推测，有关物质极有可能源自海王星历史早期一颗远为巨大的冰质天体内部深处。
Triton 捕获假说获得化学证据支持
此结论与一项涉及海王星最大卫星 Triton 的长期假说吻合。与环绕木星、土星及天王星的主要卫星不同，Triton 以逆行轨道绕行海王星，运转方向与行星自转相反。科学家因此长期认为，Triton 并非与海王星同时诞生，而是在柯伊伯带形成后才被海王星捕获。研究人员相信，Triton 的捕获过程彻底改变了海王星原有的卫星系统。随着 Triton 轨道演变，其重力可能令海王星初代卫星系统失稳，引发连环碰撞，将原有系统大部分击碎，形成一个碎片盘。
经过长时间演化，这些碎片重新聚合，成为今日环绕海王星的小型内部卫星与暗淡光环。Webb 所侦测到的矿物为上述情景提供了全新佐证。由于含水黏土矿物形成于大型天体内部深处的环境，研究人员认为，源自古老内部的碎片或许在碰撞后仍然保留，最终融入今日观察到的卫星与光环之中。
至于 Proteus 表面虽含有类似 Larissa 与 Galatea 的含水物质，却缺乏层状硅酸盐。研究人员推测，Proteus 可能源自碎片盘中另一个区域，或在形成过程中曾受强烈热力脱水。倘若上述诠释成立，Webb 等同为科学家提供了一个难得的机会，得以研究现已不存在的天体内部物质。这也意味着海王星内部系统的地质历史，比过去理解远为复杂。
Webb 拓展太阳系观察视野
这项发现同时展示了 James Webb Space Telescope 科学触及范围的持续扩展。虽然这座观察设施最为人熟悉的功能包括研究最早期星系，以及探测遥远系外行星的大气层，其红外线仪器亦正以前所未有的清晰度呈现太阳系本身的面貌。通过辨识保存在遥远卫星与行星光环上的化学特征，这座望远镜正协助科学家重塑发生在数十亿年前的事件。尽管捕获 Triton 仍然是解释海王星独特卫星系统的主流假说，研究人员亦考虑过另一种可能性——一颗与 Pluto 体型相若的天体在近距离掠过海王星时，或被行星引力撕裂而产生类似碎片。
然而，根据现有证据，Triton 被捕获仍然是最具说服力的解释。
海王星至今仍是太阳系中最缺乏实地探测的行星之一。自 1989 年 Voyager 2 完成历史性飞掠以来，天文学家几乎只能依赖愈来愈强大的望远镜研究这颗遥远的行星。随着 Webb 逐步揭示过去难以触及的细节，研究人员正不断发掘新证据，显示海王星看似平静的外表背后，埋藏着极为活跃的过去。最新观察结果显示，行星现有的卫星与光环并非单纯形成初期的残留物，而是一场彻底重塑整个系统的古代事件的产物。
通过追溯保存在少数小型卫星内部的化学特征，科学家正逐步拼凑一段沉寂数十亿年的太阳系历史章节。