行星的颜色是真实的吗？为什么要用假色？

科技 08-08 来源：航天动态社

如今，我们习惯于看到航天器发回的行星的照片。有些图片看起来色彩缤纷，有些则不那么丰富多彩。但它们是否显示了每个行星的真实面貌？

对此的简短回答是“有时”，因为有些行星确实非常丰富多彩。其他的则由几乎完全灰色的岩石表面浮出水面，如果您遇到这些看起来色彩缤纷的照片，则可以非常确定该图像已被以某种方式操纵。通常，这是一种夸大微妙差异的方法，人类的眼睛在没有帮助的情况下不擅长看到这些差异。----总之，它可以使得一些元素含量或其它的差异更明显，便于研究，或者更美。

木星及其卫星埃欧看起来确实像NASA朱诺探测器的最新图像中所做的那样。图源NASA/JPL

任何使用智能手机拍照的人都可能偶然发现了各种夸大或淡化颜色的选项。类似的技术通常用于处理航天器发回的图像，几乎总是夸大颜色而不是使其更加准确。

但是航天器上的相机很少能像人眼一样看到颜色。例如，红色，绿色和蓝色分量通常单独记录，作为三个单独的黑白图像传输到地球，并仅出于显示目的以彩色组合。颜色的出现方式必然至少与你的眼睛感知同一观点的方式有微妙的不同。

更重要的是，图像上的颜色不一定与原始颜色相对应，即使没有试图夸大它们。原则上，航天器相机可以记录光谱的任何部分。当其中一个通道超出可见范围时，例如在紫外线下，我们仍然必须使用红色，绿色或蓝色来显示它。这意味着结果图片是“假色”，然后可能会进一步夸大。

巨型行星

众所周知，木星有一个“大红斑”，一个巨大的椭圆形风暴系统。虽然木星云层中其他地方更微妙的颜色可能主要是由于云顶是通过不同深度的透明大气层看到的，但斑点本身的云层被一种未知的污染物染成红色。候选物包括磷、硫化合物和复杂的有机分子。

木星的自然色大红斑，由NASA的伽利略轨道飞行器提供 - 图片来源：NASA / JPL / 康奈尔大学

木星对强烈色彩的倾向与它最内层的大卫星埃欧（Io）共享。在这里，频繁的爆炸性火山喷发用硫磺和二氧化硫洒在地面上 - 使地球看起来像一个黄色的比萨饼，散落着黑色的“橄榄”，实际上是熔岩的斑块，这些熔岩太新鲜了，还没有发现黄色的污渍。

左：自然色的埃欧。右：欧罗巴，用夸张的假色来强调“干净”冰（蓝白）和“肮脏”冰（红棕）之间的区别。图源NASA

相比之下，下一个卫星欧罗巴的表面由冰冻的水制成。这是强烈的反射，使它明亮，但不是很丰富多彩。您可能会遇到的大多数欧罗巴彩色图像都以夸张和虚假的颜色呈现。

土星比木星有更柔和的颜色，尽管有类似的大气层。它的自然色只是模糊的黄色 - 你看到的任何看起来颜色强烈的图片要么是假色，要么是夸张的颜色。

土星，卡西尼号轨道飞行器拍摄。这是使用三个红外波长记录的假彩色图像，显示热发射模式而不是反射太阳光。图源NASA/JPL

天王星和海王星也被一个非常深的大气层所隐藏。在我们看来，天王星看起来自然是绿色的，海王星是蓝色的，因为它们凝聚的甲烷云的顶部是通过一层很深的甲烷气体看到的，这些甲烷气体过滤掉了阳光的红色成分，所以只有绿蓝色的光才能到达云层并返回。虽然没有太多的颜色变化;最高的云看起来是白色的，但其他地方都是蓝色或绿色的。

NASA的旅行者2号对海王星的自然色彩视图。图片来源：NASA/JPL

天王星的两个假彩色视图，第一个使用3个波长的近红外光，第二个使用可见光。图片来源：Lawrence Sromovsky，威斯康星大学麦迪逊分校/W.W.凯克天文台

岩石行星

火星被恰当地称为“红色星球”。其岩石和灰尘中的铁在很大程度上已经变成了氧化铁或铁锈。因此，如果你在天空中看到火星，它对肉眼来说看起来是红色的，从轨道上看它是红色的，而在地面上的漫游者看到它看起来是红色的。这里的争论是，是要渲染颜色，还是像它们“真正”看起来一样，或者如果光线的质量与地球上相同，它们会看起来那样。

好奇号火星车的火星表面相同视图的三个版本。左：未处理。中：更接近人眼看到的颜色。右图：在类似地球的照明条件下，它的外观（注意天空的颜色变化）。图源NASA/JPL

金星被耀眼的白云所笼罩，只有少数苏联着陆者访问过金星表面。浓密的云层只允许暗淡的红色光芒到达地面，所以到处都是橙色的。但岩石本身实际上是一种单调的灰色熔岩。

金星13号着陆器拍摄。顶视图是自然色，下视图是与地球上相同的阳光下的外观。图源NASA

水星是一个没有空气的世界，由单调的深灰色岩石制成，只有一丝发红。它只反射了大约7%的阳光落在它身上，这只比煤略多一点，但它比地球离太阳近三倍，即使不调整图像亮度，强烈的阳光也会使它看起来非常明亮。然而，为了梳理出潜伏在水星景观特征中的颜色变化，通常的做法是使用假色，基本上可以增强非常微妙的自然色差，直到它们明显为止。