ดาวเนปจูนเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์ทั้ง 8 ดวงของระบบสุริยะที่มีการสำรวจน้อยที่สุด ด้วยระยะทางที่ไกลมากทำให้ยากต่อการศึกษาจากโลก มีก็เพียงแต่ยานอวกาศวอยเอเจอร์ 2 ขององค์การนาซาเพียงลำเดียวที่ได้เดินทางไปเยี่ยมชมดาวเนปจูนในระยะใกล้ โดยบินผ่านในปี 2532ความเยือกเย็นและอยู่ห่างไกลถึงชั้นนอกสุดของระบบสุริยะ ทำให้ดาวเนปจูนเป็นดาวเคราะห์ที่นักดาราศาสตร์สงสัยกับอุณหภูมิชั้นบรรยากาศที่ลดลงอย่างน่าประหลาดในช่วงเกือบ 20 ปีที่ผ่านมา หลังมุ่งเน้นศึกษาไปที่ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ของดาวเนปจูน ซึ่งเป็นบริเวณที่ค่อนข้างคงที่ของชั้นบรรยากาศเหนือชั้นสภาพอากาศที่ปั่นป่วน นักวิจัยคาดว่าจะพบอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นแต่กลับพบว่าอุณหภูมิลดลงอย่างมาก ล่าสุด การศึกษาโดยใช้ภาพถ่ายอินฟราเรดมากกว่า 95 ภาพ ที่ถ่ายมาตั้งแต่ปี 2546-2563 ด้วยกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินในฮาวายและชิลี ส่วนใหญ่เป็นกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่วีแอลที (VLT) ของหอสังเกตการณ์ท้องฟ้าซีกใต้ของยุโรปทีมวิจัยนำโดยนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเลสเตอร์ ในอังกฤษ ระบุว่า อุณหภูมิชั้นสตราโตสเฟียร์ของดาวเนปจูนลดลงมากถึง 8 องศาเซลเซียสจนถึง -117 องศาเซลเซียสในช่วง 17 ปีที่ศึกษา และในทางตรงกันข้าม อุณหภูมิในชั้นโทรโพสเฟียร์ของดาวเนปจูน ซึ่งเป็นชั้นอากาศที่เย็นกว่าปกติ กลับไม่ได้แสดงให้เห็นความแปรปรวนที่มีนัยสำคัญในขณะอุณหภูมิลงถึงระดับต่ำสุดที่ -223 องศาเซลเซียส.
