Bildkredit: Hubble
Nya foton av Neptune tagna av Hubble Space Telescope verkar tyder på att planeten går in i sin version av våren. Liksom jorden, tros Neptun ha fyra säsonger, men eftersom planeten tar 165 år att kretsa runt solen, varar de årtionden, inte månader.
Våren blommar på Neptune! Detta kan låta som en oxymoron eftersom Neptun är den längsta och kallaste av de stora planeterna. Men observationerna från NASA Hubble Space Telescope avslöjar en ökning av Neptuns ljusstyrka på den södra halvklotet, som anses vara en föregångare av säsongsförändringar, säger astronomer.
Observationer av Neptune som gjorts under sex år av en grupp forskare från University of Wisconsin-Madison och NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) visar en tydlig ökning av mängden och ljusstyrkan för de bandade molnfunktioner som mestadels finns på planetens södra halvklot.
"Neptuns molnband har blivit bredare och ljusare," säger Lawrence A. Sromovsky, en seniorforskare vid University of Wisconsin-Madisons rymdvetenskap och teknikcenter och en ledande myndighet i Neptuns atmosfär. "Denna förändring verkar vara ett svar på säsongsvariationer i solljus, som de säsongsförändringar vi ser på jorden."
Resultaten rapporteras i det aktuella numret (maj 2003) av Icarus, en ledande tidskrift för planetvetenskap.
Neptunus, den åttonde planeten från solen, är känd för sitt konstiga och våldsamma väder. Den har massiva stormsystem och våldsamma vindar som ibland kommer till 900 mil i timmen, men de nya Hubble-observationerna är de första som antyder att planeten genomgår en säsongbyte.
Med hjälp av Hubble gjorde Wisconsin-teamet tre uppsättningar av observationer av Neptun. År 1996, 1998 och 2002 erhölls observationer av en fullständig rotation av planeten. Bilderna visade successivt ljusare band av moln som omger planetens södra halvklot. Resultaten överensstämmer med observationer gjorda av G.W. Lockwood på Lowell Observatory, som visar att Neptune gradvis har blivit ljusare sedan 1980.
Neptuns nästan infraröda ljusstyrka är mycket känsligare för moln på hög höjd än dess synliga ljusstyrka. Den senaste tidens trend med att öka molnaktiviteten på Neptun har bekräftats kvalitativt vid nästan infraröda våglängder med observationer från Keck Telescope från juli 2000 till juni 2001 av H. Hammel och medarbetare. Nära-infraröda observationer vid NASA: s infraröda teleskopanläggning på Mauna Kea, Hawaii planeras för i sommar för att ytterligare karakterisera förändringar i molnstrukturen på hög höjd.
"I bilderna från 2002 är Neptune tydligt ljusare än det var 1996 och 1998," säger Sromovsky, "och är dramatiskt ljusare på nära infraröda våglängder. Den kraftigt ökade molnaktiviteten 2002 fortsätter en trend som först märktes 1998. ”
Liksom jorden skulle Neptune ha fyra säsonger: "Varje halvkula skulle ha en varm sommar och en kall vinter, med våren och hösten som övergångssäsonger, som kanske eller inte har specifika dynamiska drag," förklarar forskaren i Wisconsin.
Till skillnad från jorden varar dock Neptuns säsonger i årtionden, inte månader. En enda säsong på planeten, som tar nästan 165 år att kretsa runt solen, kan pågå mer än 40 år. Om det som forskarna iakttar verkligen är säsongsförändringar, kommer planeten att fortsätta lysa i ytterligare 20 år.
Liksom Jorden snurrar Neptune på en axel som lutas i en vinkel mot solen. Jordens lutning, med en lutning på 23,5 grader, är det fenomen som ansvarar för årstiderna. När jorden kretsar runt solen under ett år utsätts planeten för mönster av solstrålning som markerar årstiderna. På liknande sätt lutar Neptunus med en vinkel på 29 grader och de norra och södra halvklotet växlar i sina positioner relativt solen.
Det som är anmärkningsvärt, enligt Sromovsky, är att Neptune uppvisar några bevis på säsongsförändringar alls, med tanke på att solen, sett från planeten, är 900 gånger mörkare än den är från jorden. Mängden solenergi som en halvklot får vid en viss tidpunkt är det som avgör säsongen.
”När solen avsätter värmeenergi i en atmosfär tvingar den ett svar. Vi förväntar oss att värme i halvklotet får mest solljus. Detta i sin tur kan tvinga stigande rörelser, kondens och ökat molntäcke, ”konstaterar Sromovsky.
Att stärka idén att Hubble-bilderna avslöjar en verklig ökning av Neptuns molntäckning i överensstämmelse med säsongsförändringar är den uppenbara frånvaron av förändring i planetens låga breddegrader nära ekvatorn.
"Neptuns nästan konstant ljusstyrka på låga breddegrader ger oss förtroende för att det vi ser verkligen är säsongsförändringar eftersom dessa förändringar skulle vara minimala nära ekvatorn och tydligast på höga breddegrader där säsongerna tenderar att bli mer uttalade."
Trots de nya insikterna i Neptun förblir planeten ett gåtor, säger Sromovsky. Medan Neptune har en inre värmekälla som också kan bidra till planetens uppenbara säsongsvariationer och blåsigt väder, när det kombineras med den mängd solstrålning som planeten får, är summan så liten att det är svårt att förstå den dynamiska naturen hos Neptuns atmosfär.
Det verkar, säger Sromovsky, vara en "triviell mängd energi tillgänglig för att köra maskinen som är Neptuns atmosfär. Det måste vara en välsmord maskin som kan skapa mycket väder med väldigt lite friktion. ”
Förutom Sromovsky inkluderar författare av Icarus-tidningen Patrick M. Fry och Sanjay S. Limaye, båda vid University of Wisconsin-Madisons rymdvetenskap- och teknikcenter; och Kevin H. Baines från NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Calif.
Originalkälla: Hubble News Release
