Som Jorden har Uranus och Neptune säsong och upplever förändringar i vädermönster som ett resultat. Men till skillnad från Jorden, håller säsongerna på dessa planeter i flera år snarare än månader, och vädermönstren uppstår på en skala som inte kan föreställas av jordens standarder. Ett bra exempel är stormarna som har observerats i Neptunus och Uranus atmosfär, som inkluderar Neptunes berömda Great Dark Spot.
Under sin årliga rutin för övervakning av Uranus och Neptune, NASA Hubble rymdteleskop (HST) gav nyligen uppdaterade observationer av båda planeternas vädermönster. Förutom att ha upptäckt en ny och mystisk storm på Neptun, gav Hubble en ny titt på en långlivad storm runt Uranus nordpol. Dessa observationer är en del av Hubble'S långsiktiga uppdrag att förbättra vår förståelse för de yttre planeterna.
De nya bilderna togs som en del av programmet Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL), en långsiktig Hubble projekt ledat av Amy Simon från NASA: s Goddard Space Flight Center. Varje år fångar detta program globala kartor över vårt solsystemets yttre planeter när de är närmast jorden. Ett av OPALs viktigaste mål är att studera säsongsförändringar på lång sikt och jämförelsevis övergående händelser, såsom utseendet på mörka fläckar.
Att upptäcka dem är ingen enkel uppgift, eftersom dessa mörka fläckar verkar snabbt och är relativt kortlivade, till den punkt där vissa kan ha dykt upp och försvunnit under fleråriga luckor i Hubbles observationer av Neptun. Detta är ett annat mål med OPAL-programmet, som är att se till att astronomer inte missar ett annat.
Denna senaste mörka fläck, som mäter ungefär 11 000 km (6 800 mil) i diameter, visas längst upp på planeten. Hubble först upptäckte det i september 2018, när Neptunes södra halvklot upplevde sommaren. Detta överensstämmer med säsongsförändringar på planeten, där uppvärmningen på den södra halvklotet gör att vädermönstren blir mer dramatisk i norr.
Även om det är oklart exakt hur dessa stormar bildas, indikerar ny forskning av Simon och OPAL-teamet att de snabbt bildas, varar från fyra till sex år och försvinner sedan under två år. Liksom Jupiters stora röda fläck, virvlar de mörka virvlarna i en antikyklonisk riktning och verkar tappa upp material från djupare nivåer i isgigantens atmosfär.
I själva verket verkar Hubble-observationer som erhållits sedan 2016 tyder på att virvlarna troligen utvecklas djupare i Neptuns atmosfär och blir synliga endast när toppen av stormen når högre höjder. Samtidigt åtföljs de av "följeslagare moln", som är synliga i Hubble-bilderna som ljusa vita fläckar till höger om den mörka funktionen.
Dessa moln är sammansatta av metanis som fryser när virvlarna gör att luftflödet avleds uppåt över stormen. Det långa, tunna molnet till vänster om den mörka fläcken är en övergående funktion som inte ingår i stormsystemet. Detsamma gäller för Uranus, som visar ett enormt ljust molnlock över nordpolen.
I Uranus fall tror forskare att detta är ett resultat av Uranus unika inriktning, där dess axel lutas över 90 ° relativt solens ekvator. Eftersom Uranus kretsar praktiskt taget på sin sida, lyser solen nästan direkt på nordpolen under sommaren på norra halvklotet. För närvarande närmar sig Uranus mitten av sommarsäsongen, vilket gör att polar-cap-regionen framträder mer framträdande.
Detta polära lock kan vara resultatet av säsongsförändringar i atmosfäriskt flöde och åtföljs av ett stort, kompakt metan-ismoln nära dess kant i bilden. Också synligt är ett smalt molnband som omger planeten norr om ekvatorn. Detta är ett annat mysterium om Uranus och Neptune, vilket är hur band som dessa är begränsade till så smala bredder när planeten har så breda västblåsande vindstrålar.
Detta är den fjärde mystiska virvel som avbildades av Hubble sedan 1993 och den sjätte sedan astronomer först blev medvetna om dessa fenomen. De två första mörka fläckarna upptäcktes av Voyager 2 rymdskepp när det gjorde sin historiska flyby av Neptun 1989. Sedan dess var det bara Hubble rymdteleskop har kunnat spåra dessa funktioner på grund av dess känslighet för blått ljus.
Dessa bilder är en del av en växande databas med Hubble-stillbilder av Neptunus och Uranus som följer planetens vädermönster över tid. I likhet med hur meteorologer förutspår vädret på jorden baserat på långsiktiga trender, hoppas astronomer att Hubbles långsiktiga övervakning av de yttre planeterna kommer att hjälpa dem att upptäcka de bestående mysterierna om deras atmosfärer.
Att analysera vädret på dessa världar kommer också att förbättra vår förståelse för mångfalden i atmosfärerna i solsystemet, liksom deras likheter. I slutändan kan detta också göra en lång väg mot att informera vår förståelse för extrasolära planeter och deras atmosfärer, kanske till och med hjälpa oss att avgöra om de kan stödja livet eller inte.
