在 Voyager 2 成為唯一飛掠海王星的太空船逾三十年後，NASA 的 James Webb Space Telescope 揭示，這顆遙遠的冰巨行星或曾經歷太陽系史上最戲劇性的事件之一。新一期《Science Advances》發表的研究指出，海王星原有的衞星族羣在數十億年前大部分已遭摧毀，其後行星現有的內部衞星與光環才從殘骸中形成。有關發現為一項爭議已久的假說提供了迄今最強的化學證據。
研究團隊利用 Webb 的近紅外光譜儀(NIRSpec),觀測海王星的光環及其三顆最內側衞星 Larissa、Galatea 與 Proteus。除了 Proteus 之外，望遠鏡在三者的表面皆偵測到富含鎂的層狀矽酸鹽(phyllosilicates),這是一種含水黏土礦物，通常在液態水與岩石長時間相互作用後才會形成。然而，所有受觀測的衞星與光環均未呈現以水冰為主導的成分。
這三顆衞星體積過小，難以產生足以長時間維持液態水的內部熱能。因此，研究人員推斷，有關物質極有可能源自海王星歷史早期一顆遠為巨大的冰質天體內部深處。
Triton 捕獲假說獲得化學證據支持
此結論與一項涉及海王星最大衞星 Triton 的長期假說吻合。與環繞木星、土星及天王星的主要衞星不同，Triton 以逆行軌道繞行海王星，運轉方向與行星自轉相反。科學家因此長期認為，Triton 並非與海王星同時誕生，而是在柯伊伯帶形成後才被海王星捕獲。研究人員相信，Triton 的捕獲過程徹底改變了海王星原有的衞星系統。隨着 Triton 軌道演變，其重力可能令海王星初代衞星系統失穩，引發連環碰撞，將原有系統大部分擊碎，形成一個碎片盤。
經過長時間演化，這些碎片重新聚合，成為今日環繞海王星的小型內部衞星與暗淡光環。Webb 所偵測到的礦物為上述情景提供了全新佐證。由於含水黏土礦物形成於大型天體內部深處的環境，研究人員認為，源自古老內部的碎片或許在碰撞後仍然保留，最終融入今日觀測到的衞星與光環之中。
至於 Proteus 表面雖含有類似 Larissa 與 Galatea 的含水物質，卻缺乏層狀矽酸鹽。研究人員推測，Proteus 可能源自碎片盤中另一個區域，或在形成過程中曾受強烈熱力脫水。倘若上述詮釋成立，Webb 等同為科學家提供了一個難得的機會，得以研究現已不存的天體內部物質。這亦意味着海王星內部系統的地質歷史，較過往理解遠為複雜。
Webb 拓展太陽系觀測視野
這項發現同時展示了 James Webb Space Telescope 科學觸及範圍的持續擴展。雖然這座觀測設施最為人熟悉的功能包括研究最早期星系，以及探測遙遠系外行星的大氣層，其紅外線儀器亦正以前所未有的清晰度呈現太陽系本身的面貌。透過辨識保存在遙遠衞星與行星光環上的化學特徵，這座望遠鏡正協助科學家重塑發生在數十億年前的事件。儘管捕獲 Triton 仍然是解釋海王星獨特衞星系統的主流假說，研究人員亦考慮過另一種可能性——一顆與 Pluto 體型相若的天體在近距離掠過海王星時，或被行星引力撕裂而產生類似碎片。
然而，根據現有證據，Triton 被捕獲仍然是最具說服力的解釋。
海王星至今仍是太陽系中最缺乏實地探測的行星之一。自 1989 年 Voyager 2 完成歷史性飛掠以來，天文學家幾乎只能依賴愈來愈強大的望遠鏡研究這顆遙遠的行星。隨着 Webb 逐步揭示過去難以觸及的細節，研究人員正不斷發掘新證據，顯示海王星看似平靜的外表背後，埋藏着極為活躍的過去。最新觀測結果顯示，行星現有的衞星與光環並非單純形成初期的殘留物，而是一場徹底重塑整個系統的古代事件的產物。
透過追溯保存在少數小型衞星內部的化學特徵，科學家正逐步拼湊一段沉寂數十億年的太陽系歷史章節。
