Podobnie jak Ziemia, Uran i Neptun mają w związku z tym zmiany sezonu i zmiany pogody. Ale w przeciwieństwie do Ziemi pory roku na tych planetach trwają lata, a nie miesiące, a wzorce pogodowe występują w skali, która jest niewyobrażalna dla norm Ziemi. Dobrym przykładem są burze zaobserwowane w atmosferze Neptuna i Urana, w tym słynna Wielka Ciemna Plama Neptuna.
Podczas corocznej rutyny monitorowania Urana i Neptuna, NASA Kosmiczny teleskop Hubble (HST) niedawno przedstawił zaktualizowane obserwacje wzorców pogodowych obu planet. Oprócz zauważenia nowej i tajemniczej burzy na Neptunie, Hubble spojrzał na długo trwającą burzę wokół bieguna północnego Urana. Te obserwacje są częścią HubbleDługoterminowa misja poprawy naszego zrozumienia planet zewnętrznych.
Nowe zdjęcia zostały wykonane w ramach długoterminowego programu Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL) Hubble projekt prowadzony przez Amy Simon z NASA Goddard Space Flight Center. Co roku program ten rejestruje globalne mapy zewnętrznych planet naszego Układu Słonecznego, gdy znajdują się one najbliżej Ziemi. Jednym z kluczowych celów OPAL jest badanie długoterminowych zmian sezonowych i stosunkowo przejściowych zdarzeń, takich jak pojawienie się ciemnych plam.
Wykrywanie ich nie jest łatwym zadaniem, ponieważ te ciemne plamy pojawiają się szybko i są stosunkowo krótkotrwałe, do tego stopnia, że niektóre mogły się pojawić i zniknąć podczas wieloletnich luk w obserwacjach Neptuna przez Hubble'a. To kolejny cel programu OPAL, który ma zapewnić, że astronomowie nie przegapią kolejnego.
Ta najnowsza ciemna plama, która ma średnicę około 11 000 km (6800 mil), pojawia się w górnej części planety. Hubble po raz pierwszy zauważyłem to we wrześniu 2018 r., kiedy południowa półkula Neptuna przeżywała lato. Jest to zgodne z sezonowymi zmianami na planecie, gdzie ocieplenie na półkuli południowej powoduje, że wzorce pogodowe stają się bardziej dramatyczne na północy.
Choć nie wiadomo dokładnie, jak powstają te burze, nowe badania przeprowadzone przez Simona i zespół OPAL wskazują, że powstają one szybko, trwają od czterech do sześciu lat, a następnie znikają w ciągu dwóch lat. Podobnie jak Wielka Czerwona Plama Jowisza, ciemne wiry wirują w kierunku antycyklonicznym i wydają się wydobywać materiał z głębszych poziomów w atmosferze lodowego giganta.
W rzeczywistości obserwacje Hubble'a uzyskane od 2016 r. Wydają się wskazywać, że wiry prawdopodobnie rozwijają się głębiej w atmosferze Neptuna i stają się widoczne dopiero, gdy szczyt burzy osiągnie większą wysokość. Tymczasem towarzyszą im „chmury towarzyszące”, które są widoczne na obrazach Hubble'a jako jasne białe plamy po prawej stronie ciemnej cechy.
Chmury te składają się z lodów metanowych, które zamarzają, gdy wiry powodują, że przepływ otaczającego powietrza jest kierowany w górę przez burzę. Długa, cienka chmura po lewej stronie ciemnej plamy jest przejściową cechą, która nie jest częścią systemu burz. To samo dotyczy Urana, który pokazuje ogromną jasną czapę chmur na biegunie północnym.
W przypadku Urana naukowcy uważają, że jest to wynikiem unikalnej orientacji Urana, w której jego oś jest pochylona o ponad 90 ° w stosunku do równika Słońca. Ponieważ Uran krąży praktycznie po swojej stronie, Słońce świeci prawie bezpośrednio na biegun północny latem na półkuli północnej. Obecnie Uran zbliża się do połowy sezonu letniego, dzięki czemu region czap polarnych wydaje się bardziej widoczny.
Ta czapka polarna może być wynikiem sezonowych zmian przepływu atmosferycznego i towarzyszy jej duża, zwarta chmura metanu-lodu w pobliżu jej krawędzi na zdjęciu. Widoczny jest również wąski pas chmur, który otacza planetę na północ od równika. Jest to kolejna tajemnica dotycząca Urana i Neptuna, a to dlatego, że takie pasma są ograniczone do tak wąskich szerokości, gdy planeta ma tak szerokie strumienie wiatru na zachód.
Jest to czwarty tajemniczy wir zobrazowany przez Hubble'a od 1993 roku i szósty, odkąd astronomowie po raz pierwszy zdali sobie sprawę z tych zjawisk. Pierwsze dwie ciemne plamy zostały odkryte przez Voyager 2 statek kosmiczny, który odbył historyczny przelot Neptuna w 1989 roku. Od tego czasu tylko Kosmiczny teleskop Hubble był w stanie śledzić te funkcje ze względu na swoją wrażliwość na niebieskie światło.
Te obrazy są częścią rosnącej bazy danych migawek Neptuna i Urana Hubble'a, które śledzą wzorce pogodowe planety w czasie. Podobnie jak meteorologowie przewidują pogodę na Ziemi w oparciu o długoterminowe trendy, astronomowie mają nadzieję, że długoterminowe monitorowanie planet zewnętrznych Hubble'a pomoże im odkryć trwałe tajemnice dotyczące ich atmosfery.
Analiza pogody na tych światach również poprawi nasze zrozumienie różnorodności atmosfer w Układzie Słonecznym, a także ich podobieństwa. W końcu może to także znacznie przyczynić się do lepszego zrozumienia planet pozasłonecznych i ich atmosfery, a może nawet pomóc nam ustalić, czy mogą one podtrzymywać życie.
