Na Neptunie wiosna! Może to brzmieć śmiesznie, ponieważ Neptun to najodleglejsza i najchłodniejsza z wielkich planet. Jednak obserwacje wykonane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (HST) ukazują wzrost jasności południowej półkuli planety. Według astronomów to zwiastun zmiany pory roku.
Obserwacje ósmej planety były prowadzone przez 6 lat przez zespół uczonych z University of Wisconsin-Madison i Jet Propulsion Laboratory (JPL) w NASA. Ukazują one znaczący wzrost ilości i jasności pasów chmur położonych na południe od równika.
„Pasma chmur na Neptunie stały się szersze i jaśniejsze” – powiedział Lawrence A. Sromovsky, profesor z University of Wisconsin-Madison’s Space Science and Engineering Center i główny autor prezentowanych badań nad Neptunem. „Zmiany te zdają się być związane z sezonowymi zmianami ilości docierającego promieniowania słonecznego. Na Ziemi również obserwujemy tego typu zmiany„.
Odkrycie zostało ogłoszone w majowym numerze pisma Icarus poświęconego badaniom planet.
Neptun znany jest ze swej dziwnej i gwałtownej pogody. Występują na nim potężne systemy burzowe i wiatry wiejące z prędkością nawet 1400 kilometrów na godzinę. Jednak dopiero zdjęcia z HST po raz pierwszy sugerują, że planeta przechodzi cykle zmian związane z porami roku.
Korzystając z Teleskopu przeprowadzono 3 serie obserwacji Neptuna. W latach 1996, 1998 i 2002 wykonano zdjęcia obejmujące pełen jego obrót. Ukazują one coraz jaśniejsze pasma chmur obiegające południową półkulę. Wyniki obserwacji zgodne są z tym co zaobserwował G.W. Lockwood w Lowell Observatory. Sugerował on, że Neptun stopniowo jaśniał od 1980 roku.
Zmiany jasności są znacznie lepiej widoczne w bliskiej podczerwieni niż w promieniowaniu widzialnym. Trend prowadzący do zwiększenia aktywności chmur na Neptunie został potwierdzony przez podczerwone obserwacje wykonane przez teleskop Kecka w okresie od lipca 2000 do czerwca 2001 roku (badaniami kierował H. Hammel). Na najbliższe lato planowane są obserwacje za pomocą należącego do NASA Infrared Telescope Facility na Mauna Kea na Hawajach. Obserwowane w podczerwieni będą cechy charakterystyczne zmian w strukturach chmur.
„Na zdjęciach z 2002 roku Neptun jest znacznie jaśniejszy niż był w latach 1996 i 1998. Wzrost jasności jest szczególnie duży w bliskiej podczerwieni. Trend zaobserwowany po raz pierwszy w 1998 roku zdaje się trwać” – powiedział Sromovsky.
Wykonana w 1996 roku przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a fotografia południowej półkuli Neptuna.
Wykonana w 1998 roku przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a fotografia południowej półkuli Neptuna.
Wykonana w 2002 roku przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a fotografia południowej półkuli Neptuna.
Podobnie jak Ziemia, Neptun przechodzi przez cztery pory roku. „Każda półkula ma ciepłe lato, chłodną zimę i dwie przejściowe pory roku – wiosnę i jesień. Każda z nich może, ale nie musi, mieć swoje specyficzne cechy” – wyjaśnia uczony.
Jednak pory roku na Neptunie są bardzo długie. Pełen obieg planety wokół Słońca trwa 165 lat ziemskich, a więc każda z pór roku trwa ponad 40 naszych lat. Jeśli to, co obserwują uczeni rzeczywiście jest zmianą związaną z porami roku, planeta będzie się stawać jaśniejsza jeszcze przez 20 lat.
Oś obrotu Neptuna, podobnie jak ziemska, jest nachylona pod pewnym kątem do kierunku prostopadłego do orbity. Na naszej planecie wynosi on 23,5 stopnia. To właśnie to nachylenie jest odpowiedzialne za pory roku. W różnych okresach ten sam punkt Ziemi zbiera różne ilości energii słonecznej i dlatego zmienia się temperatura. Na Neptunie oś obrotu jest nachylona pod kątem 29 stopni. Dzięki temu w różnych okresach omawiana południowa półkula otrzymuje różne ilości ciepła.
Warte jest zwrócenia uwagi to, że na Neptunie w ogóle występują jakiekolwiek zmiany związane z porami roku. Jednostka powierzchni planety otrzymuje 900 razy mniej energii od Słońca niż taka sama powierzchnia na Ziemi. A to właśnie ta ilość ma wpływ na pory roku.
„Kiedy Słońce dostarcza energii do atmosfery, ona na tę energię reaguje, Oczekujemy ogrzewania tej półkuli, która otrzymuje jej więcej. To napędza motor, który zwiększa tempo kondensacji i powoduje wzrost pokrywy chmur” – zauważa Sromovsky.
Sugestię że to, co zaobserwował HST rzeczywiście odpowiada zmianom pór roku podtrzymuje nie zaobserwowanie takich zmian na niskich szerokościach, czyli w pobliżu równika planety.
„Prawie stała jasność obszarów równikowych potwierdza, że naprawdę obserwujemy zmiany związane z porami roku. Powinny być one szczególnie duże daleko od równika i niewielkie w jego pobliżu„.
Mimo poznania jednej z tajemnic Neptuna, planeta nadal pozostaje zagadką. Na pory roku i zjawiska w atmosferze może wpływać także ciepło płynące z wnętrza planety. Jednak nawet w połączeniu z promieniowaniem słonecznym łączna ilość energii jest tak mała, że trudno zrozumieć dynamikę atmosfery Neptuna.
Według Sromovsky’ego ilość energii potrzebna do napędzenia zjawisk w atmosferze musi być minimalna, a sama maszyna musi działać w wyjątkowo wydajny sposób, prawie bez żadnych tarć.
Pozostałymi autorami opublikowanej w piśmie Icarus pracy są: Patrick M. Fry i Sanjay S. Limaye z University of Wisconsin-Madison’s Space Science and Engineering Center oraz Kevin H. Baines z Jet Propulsion Laboratory.
