Що відбувається над хмарами Урана?
19 січня 2025 року телескоп "Джеймс Вебб" спостерігав за Ураном протягом майже повного оберту планети – близько 15 годин. Для цього використовувався спектрограф NIRSpec у режимі інтегрального поля, який дозволив фіксувати слабке інфрачервоне випромінювання молекул на значній висоті над хмарним шаром планети, пише Space.com.
Дивіться також Єдині знімки сонячного затемнення 17 лютого зробили з космосу, і вони епічні
Міжнародна команда вчених на чолі з Паолою Тіранті з університету Нортумбрія у Великій Британії вперше отримала вертикальні профілі температури, об'ємної густини та загальної емісії іонів водню у верхній атмосфері Урана на висотах до 5 000 кілометрів над рівнем хмар, у шарі, що зветься іоносферою. Саме там атмосфера стає іонізованою і тісно взаємодіє з магнітним полем планети.
- Виявилося, що температура іоносфери сягає максимуму на висоті від 3 000 до 4 000 кілометрів. Цей показник залишається відносно стабільним на всіх довготах планети.
- Натомість пік густини іонів зафіксовано значно нижче – близько 1 000 кілометрів.
- Середньозважена температура атмосфери становить 426 ± 2 кельвіни (близько 150 градусів Цельсія), пише ESA. Це підтверджує давно відому, але тривожну тенденцію – Уран поступово холоне щонайменше з початку 1990-х років.
Причини цього охолодження досі обговорюють у науковому співтоваристві: одні дослідники пов'язують цей процес зі зниженням сили натиску сонячного вітру, інші з цим не погоджуються.
Колаж Урана, де видно "плями" полярних сяйв / Фото ESA/Webb, NASA, CSA, STScI, P. Tiranti, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb)
Одним із найцікавіших відкриттів стало виявлення двох яскравих полярних сяйв поблизу магнітних полюсів Урана. Між ними вчені виявили дивну "темну" зону, де випромінювання та густина іонів помітно знижуються. Подібний ефект спостерігали раніше на Юпітері, де він пов'язується з особливостями топології магнітного поля.
На Урані цей феномен, найімовірніше, теж зумовлений незвичайною геометрією магнітного поля планети, адже воно нахилене відносно осі обертання та зміщене від центру, що робить взаємодію атмосфери з навколишнім космічним простором надзвичайно складною і динамічною.
Дивіться анімацію переміщення полярних сяйв по всій атмосфері планети протягом місцевої доби: відео
Важливо, що виміряна вченими густина іонів виявилася на порядок нижчою, ніж передбачали раніше розроблені комп'ютерні моделі. Дослідники припускають кілька можливих пояснень: зокрема, існуючі моделі могли переоцінювати вібраційну збудженість молекул водню в холодній термосфері Урана, а нахилене магнітне поле планети ускладнює вертикальне перенесення плазми, зменшуючи концентрацію іонів порівняно з прогнозованими значеннями.
Ці вимірювання є найдетальнішою характеристикою інфрачервоної верхньої атмосфери Урана за всю історію спостережень. Попередні дані про іоносферу планети були отримані ще апаратом Voyager 2 під час його прольоту у 1986 році.
Нові ж результати не лише доповнюють наше розуміння Урана, а й слугуватимуть важливими орієнтирами для майбутніх місій до крижаних гігантів, таких як запланована флагманська місія NASA до Урана з орбітальним апаратом і атмосферним зондом. Вчені також зазначають, що ці дані можуть поглибити розуміння природи екзопланет за межами Сонячної системи, що нагадують за розмірами крижані гіганти.
Результати цього спостереження опубліковано у журналі Geophysical Research Letters.