Odległość między Słońcem a Neptunem, ostatnią planetą Układu Słonecznego wynosi około 4,5 miliarda kilometrów. Mimo tego jednak wszystko, co się dzieje na powierzchni naszej gwiazdy centralnej, ma bezpośredni wpływ nawet na obiekty znajdujące się na obrzeżach Układu Słonecznego. Teraz np. astronomowie odkryli związek między zmieniającą się obfitością chmur na Neptunie a 11-letnim cyklem aktywności słonecznej.
Odkrycie to opiera się na trzydziestoletnich obserwacjach Neptuna prowadzonych zarówno przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a, jak i Obserwatorium WM Kecka na Hawajach.
Związek między Neptunem a aktywnością słoneczną jest zaskakujący dla planetologów, ponieważ Neptun jest najodleglejszą z ośmiu planet naszego Układu Słonecznego, przez co otrzymuje tysiąc razy mniej promieniowania słonecznego niż Ziemia. Mimo tego wszystko wskazuje, że układy chmur w atmosferze Neptuna związane są bezpośrednio bardziej z aktywnością Słońca, niż z czterema trwającymi po 40 ziemskich lat porami roku na planecie.
Obecnie pokrycie chmur obserwowane na Neptunie jest bardzo niskie, z wyjątkiem niektórych chmur unoszących się nad południowym biegunem olbrzymiej planety. Zespół astronomów z Uniwersytetu Kalifornijskiego (UC) w Berkeley odkrył, że obfitość chmur normalnie obserwowanych na średnich szerokościach geograficznych lodowego olbrzyma zaczęła zmniejszać się w 2019 roku. Wtedy to zmiana aktywności w atmosferze była na tyle gwałtowna, że można było wskazać różnice na przestrzeni zaledwie kilku miesięcy. Cztery lata później, zdjęcia wykonane w czerwcu 2022 roku analizowane teraz wskazują, że chmury nadal nie powróciły do poprzedniego poziomu. Badacze wskazują, że to niezwykle ekscytujące i nieoczekiwane, zwłaszcza że poprzedni okres niskiej aktywności chmur Neptuna nie był tak dramatyczny i długi.
Aby prześledzić ewolucję wyglądu Neptuna, naukowcy przeanalizowali zdjęcia Neptuna z Obserwatorium Kecka wykonane w latach 2002-2022, archiwalne obserwacje Kosmicznego Teleskopu Hubble’a z 1994 roku oraz dane z Obserwatorium Licka w Kalifornii z lat 2018-2019.
W ostatnich latach obserwacje Kecka zostały uzupełnione zdjęciami wykonanymi w ramach programu Twilight Zone oraz programu OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy) przez teleskop Hubble’a.
Obrazy ujawniają intrygujący związek między sezonowymi zmianami zachmurzenia Neptuna a jedenastoletnim cyklem słonecznym obserwowanym z Ziemi w formie rosnącej liczbie plam słonecznych i rosnącej aktywności rozbłysków słonecznych.
Kiedy na Słońcu aktywność jest wysoka, promieniowanie ultrafioletowe (UV) intensywniej zalewa Układ Słoneczny. Astronomowie odkryli, że dwa lata po szczycie cyklu słonecznego na Neptunie pojawia się coraz więcej chmur. Co więcej, istnieje bezpośrednia korelacja między liczbą chmur a jasnością lodowego olbrzyma wynikającą z ilości odbijanego przez planetę światła słonecznego.
„Te niezwykłe dane dają nam najsilniejszy jak dotąd dowód na to, że zachmurzenie Neptuna związane jest z cyklem aktywności Słońca” – mówi Imke de Pater. „Nasze odkrycia potwierdzają teorię, że promienie ultrafioletowe ze Słońca, gdy są wystarczająco silne, mogą wyzwalać reakcje fotochemiczne, w wyniku których powstają chmury Neptuna”.
Naukowcy odkryli związek między cyklem słonecznym a pochmurną pogodą na Neptunie, analizując 2,5 cykli aktywności chmur zarejestrowanych w ciągu 29 lat obserwacji Neptuna. W tym czasie współczynnik odbicia planety wzrósł w 2002 r., a następnie zmniejszył się w 2007 r. Neptun ponownie stał się jasny w 2015 r., a następnie pociemniał w 2020 r. do najniższego kiedykolwiek obserwowanego poziomu, kiedy większość chmur zniknęła.
Zmiany jasności Neptuna powodowane przez Słońce wydają się rosnąć i maleć stosunkowo synchronicznie z pojawianiem się i znikaniem chmur na planecie. Istnieje jednak dwuletnie opóźnienie między szczytem cyklu słonecznego a szczytem obfitości chmur obserwowanych na Neptunie. Zmiany chemiczne są spowodowane procesami fotochemicznymi, które zachodzą wysoko w górnych warstwach atmosfery Neptuna i wymaga czasu, aby uformować chmury.
Podczas gdy wzrost ilości promieniowania ultrafioletowego może wytworzyć więcej chmur i zamgleń, może również je przyciemnić, zmniejszając w ten sposób ogólną jasność Neptuna. Burze na Neptunie wznoszące się z głębszych warstw atmosfery wpływają na zachmurzenie, ale nie są związane z chmurami wytwarzanymi fotochemicznie, a zatem mogą komplikować badania korelacji z cyklem słonecznym. Potrzebne są również dalsze obserwacje Neptuna, aby zobaczyć, jak długo potrwa obecny prawie całkowity brak chmur.
Naukowcy nadal śledzą aktywność chmur na Neptunie. „Widzieliśmy więcej chmur na najnowszych zdjęciach Kecka, które wykonano w tym samym czasie, gdy Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba obserwował planetę; te chmury były szczególnie widoczne na północnych szerokościach geograficznych i na dużych wysokościach, jak można się spodziewać po zaobserwowanym wzroście strumienia słonecznego UV w ciągu ostatnich około 2 lat” – dodaje de Pater.
Połączone dane z Hubble’a, Kosmicznego Teleskopu Webba, Obserwatorium Kecka i Obserwatorium Licka umożliwią dalsze badania procesów fizycznych i chemicznych prowadzących do dynamicznych zmian wyglądu Neptuna. To z kolei może pomóc astronomom w lepszym poznawaniu Neptuna, ale także i egzoplanet przypominających nasze lodowe olbrzymy.
Źródło: 1