Międzynarodowy zespół astronomów przez 17 lat obserwował zmiany temperatury Neptuna. Mimo lata panującego na południowej półkuli planety, przez większość czasu temperatura stopniowo spadała. Na sam koniec obserwacji okazało się jednak, że doszło tam do gwałtownego ocieplenia.
Przez 17 lat międzynarodowy zespół naukowców obserwował zmiany atmosferyczne temperatury Neptuna. Badacze korzystali z teleskopów naziemnych, w tym z VLT (Very Large Telescope), należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). Wykryli oni zaskakujący spadek globalnej temperatury, a także następujące po nim dramatyczne ocieplenie na biegunie południowym. Wyniki analiz ujrzały światło dzienne w poniedziałek w czasopiśmie naukowym "The Planetary Science Journal".
- Taka zamiana była nieoczekiwana - mówił jeden z badaczy Michael Roman, pracujący na Uniwersytecie Leicester w Wielkiej Brytanii. - Ponieważ obserwowaliśmy Neptuna podczas jego wczesnego lata na półkuli południowej, spodziewaliśmy się, że temperatura będzie powoli rosnąć, a nie spadać - dodał.
Dwadzieścia lat ochłodzenia i gwałtowne ocieplenie
Na Neptunie, podobnie jak na Ziemi, występują pory roku, wynikające z obiegu planety wokół Słońca. Trwają one jednak znacznie dłużej niż u nas, bo około 40 lat (na Ziemi upływa wtedy około 165 lat). Naukowcy zbadali, że od 2005 roku na południowej półkuli Neptuna rozpoczęło się lato i chcieli sprawdzić, jak zmienia się tam temperatura.
By to stwierdzić, przeanalizowano prawie 100 zdjęć wykonanych w podczerwieni termicznej. Dzięki temu udało się ustalić ogólne trendy temperatury planety.
Obrazy pokazały, że pomimo nadejścia lata na półkuli południowej, na większym obszarze planety przez ponad dwie dekady odnotowane zostało stopniowe ochłodzenie. Pomiędzy latami 2003 i 2018, średnia globalna temperatura Neptuna spadła o osiem stopni Celsjusza.
Astronomowie byli więc zaskoczeni, gdy odkryli dramatyczne ocieplenie w okolicach bieguna południowego Neptuna w latach 2018-2020 - dwóch ostatnich, w których planowano obserwacje. Temperatura wzrosła wtedy gwałtownie o 11 st. C. To pierwszy raz, kiedy w przypadku tej planety udało się zaobserwować tak gwałtowne ocieplenie w rejonie bieguna.
- Nasze dane pokrywają mniej niż połowę jednej pory roku na Neptunie, więc nikt nie spodziewał się zobaczyć dużych i szybkich zmian - wskazał współautor badania Glenn Orton, naukowiec z Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA (JPL) w Stanach Zjednoczonych.
Obserwacje nie były łatwe
Temperatura planety mierzona była przy pomocy kamer termicznych, które mierzyły promieniowanie podczerwone emitowane przez obiekty astronomiczne. Badacze połączyli wszystkie zdjęcia Neptuna stworzone przez teleskopy naziemne na przestrzeni 20 lat. Następnie zbadali promieniowanie podczerwone emitowane do stratosfery - jednej z warstw atmosfery Neptuna. Dzięki temu udało się stworzyć wizualizację temperatury planety i jej zmian.
Ponieważ Neptun oddalony jest od Słońca o prawie 4,5 miliarda kilometrów, a średnia temperatura wynosi tam około -220 st. C, oszacowanie jego temperatury z Ziemi nie jest łatwe.
- Ten rodzaj badań jest możliwy tylko przy pomocy obrazów podczerwonych z wielkich i czułych teleskopów, takich jak VLT. Tego typu dane są dostępne dopiero po około 20 latach - mówił współautor Leigh Fletcher, profesor na Uniwersytecie Leicester.
Około jedna trzecia wszystkich zdjęć została wykonana za pomocą instrumentu VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed (VISIR) z teleskopu VLT, położonego na chilijskiej pustyni Atakama. Dzięki rozmiarowi zwierciadła teleskopu i wysokości nad poziomem morza, udało się uzyskać bardzo wysoką rozdzielczość i jakość zdjęć. Badacze skorzystali również z danych Kosmicznego Teleskopu Spitzera (należącego do NASA), teleskopu Gemini South w Chile, a także z Teleskopu Subaru, Teleskopu Kecka i teleskopu Gemini North (wszystkie trzy zlokalizowane są na Hawajach).
Chcą badać dalej
Naukowcy nie są w stanie powiedzieć, co mogło spowodować te nieoczywiste zmiany temperatury Neptuna. Spekulują, że mogły być to zmiany w stratosferycznej chemii Neptuna, losowe zjawiska pogodowe czy nawet cykl słoneczny. Badacze nie zamierzają poprzestać na tych doniesieniach - na kolejne lata planują obserwacje w celu ustalenia przyczyn zjawiska.
Będzie to możliwe dzięki urządzeniom takim jak Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), który jest budowany przez ESO, a także Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, który ma dostarczyć nowych map chemii i temperatury atmosfery Neptuna.
- Myślę, że Neptun sam w sobie jest bardzo intrygujący dla wielu z nas, ponieważ ciągle wiemy o nim tak niewiele. Wszystko wskazuje na bardziej skomplikowany obraz atmosfery Neptuna i jej zmienności w czasie - powiedział Roman.
Źródło: ESO
Źródło zdjęcia głównego: ESO/M. Roman, NAOJ/Subaru/COMICS