Облака на Нептуне неожиданно исчезают


Фото из открытых источников
Впервые за почти три десятилетия наблюдений облака, наблюдаемые на Нептуне, практически исчезли. Изображения большой голубой планеты с 1994 по 2022 год, полученные с Маунакеа на острове Гавайи через объектив обсерватории В. М. Кека, а также виды из космоса с помощью космического телескопа Хаббла НАСА показывают, что облака почти исчезли, за исключением южного полюса.
 
Наблюдения, опубликованные в журнале Icarus, также показывают связь между исчезающими облаками Нептуна и солнечным циклом — удивительная находка, учитывая, что Нептун — самая удаленная от Солнца большая планета и получает только 1/900 часть солнечного света, который получает Земля.
 
Команда астрономов Калифорнийского университета (UC) под руководством Беркли обнаружила, что обилие облаков, обычно наблюдаемых в средних широтах ледяного гиганта, начало исчезать в 2019 году.
 
«Я был удивлен тем, как быстро исчезли облака на Нептуне», — сказал Имке де Патер, заслуженный профессор астрономии Калифорнийского университета в Беркли и старший автор исследования. «По сути, мы увидели падение облачной активности в течение нескольких месяцев».
 
«Даже четыре года спустя изображения, которые мы сделали в июне этого года, показали, что облака не вернулись к своему прежнему уровню», — сказала Эранди Чавес из Центра астрофизики Гарвардского университета. «Это чрезвычайно интересно и неожиданно, особенно с учетом того, что предыдущий период низкой активности облаков на Нептуне не был таким драматичным и продолжительным».
 
Чтобы проследить эволюцию внешнего вида Нептуна, Чавес и ее команда проанализировали изображения, сделанные с 1994 по 2022 год, с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона второго поколения (NIRC2) обсерватории Кека в сочетании с ее системой адаптивной оптики (с 2002 года), а также наблюдения из обсерватории Лик (2018-2019) и космический телескоп Хаббл (с 1994 года).
 
В последние годы наблюдения обсерватории Кека были дополнены изображениями, сделанными в рамках программы наблюдения сумерек обсерватории Кека, и изображениями космического телескопа Хаббла, сделанными в рамках программы «Наследие атмосферы внешней планеты» (OPAL).
 
Данные выявили интригующую закономерность между изменениями облачного покрова Нептуна и солнечным циклом — периодом, когда магнитное поле Солнца меняется каждые 11 лет, вызывая колебания уровня солнечной радиации. Когда Солнце излучает более интенсивный ультрафиолетовый (УФ) свет, особенно сильное водородное излучение Лайман-альфа, примерно два года спустя на Нептуне появляется больше облаков. Кроме того, команда обнаружила положительную корреляцию между количеством облаков и яркостью ледяного гиганта из-за отражения от него солнечного света.
 
«Эти замечательные данные дают нам самое убедительное доказательство того, что облачный покров Нептуна коррелирует с солнечным циклом», — сказал де Патер. «Наши результаты подтверждают теорию о том, что ультрафиолетовые лучи солнца, когда они достаточно сильны, могут запускать фотохимическую реакцию, которая создает облака на Нептуне».
 
Связь между солнечным циклом и облачной погодой на Нептуне вытекает из 2,5 циклов облачной активности, зарегистрированных за 29-летний период наблюдений за Нептуном. За это время отражательная способность планеты увеличилась в 2002 г. (максимумы яркости), затем потускнела (минимумы яркости) в 2007 г., снова стала яркой в 2015 г., а затем потемнела в 2020 г. до самого низкого уровня, когда-либо наблюдаемого, когда большая часть облаков исчезла. .
 
Изменения яркости Нептуна, вызванные солнцем, происходят относительно синхронно с появлением и исчезновением облаков на планете.
 
Однако для раскрытия этой корреляции требуется дополнительная работа, учитывая сложность других факторов; например, хотя увеличение ультрафиолетового солнечного света может привести к увеличению облаков и дымки, оно также может затемнить их, тем самым уменьшив общую яркость Нептуна. Штормы на Нептуне, поднимающиеся из глубоких слоев атмосферы, влияют на облачный покров, но не связаны с фотохимическими облаками и, следовательно, могут усложнить исследования корреляции с солнечным циклом. Также необходимы постоянные наблюдения за Нептуном, чтобы увидеть, как долго продлится нынешнее почти полное отсутствие облаков.
 
Это открытие дополняет захватывающие наблюдения за дико активной и хаотичной атмосферой синего мира, в которой есть метановые облака, которые гонят сверхзвуковые ветры — самые высокие скорости ветра, зарегистрированные где-либо в нашей Солнечной системе. Одно из самых ранних и ярких изображений было получено космическим кораблем НАСА «Вояджер-2» во время пролета мимо Нептуна в 1989 году, на котором была обнаружена массивная штормовая система, названная «Большое темное пятно». С тех пор были замечены и другие штормы и темные пятна, в частности большой экваториальный шторм в 2017 году и большое темное пятно на северных широтах в 2018 году.
 
«Удивительно иметь возможность использовать телескопы на Земле для изучения климата мира, удаленного от нас более чем на 2,5 миллиарда миль», — сказал Карлос Альварес, штатный астроном обсерватории Кека и соавтор исследования. «Достижения в области технологий, а также наша программа наблюдения сумерек позволили нам ограничить атмосферные модели Нептуна, которые являются ключом к пониманию корреляции между климатом ледяного гиганта и солнечным циклом».
 
Исследовательская группа продолжает отслеживать облачную активность Нептуна. Недавние изображения, сделанные в июне 2023 года, были получены в то же время, когда космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба (JWST) делал снимки в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне.
 
«На самых последних снимках мы видели больше облаков, в частности, в северных широтах и на больших высотах, как и ожидалось, исходя из наблюдаемого увеличения солнечного УФ-потока за последние 2 года», — сказал де Патер.
 
Объединенные данные JWST и обсерватории Кека позволят провести дальнейшие исследования физики и химии, которые приводят к динамическому внешнему виду Нептуна, что, в свою очередь, может помочь астрономам глубже понять не только Нептун, но и экзопланеты.