Куди зникають хмари Нептуна
Знімки Hubble, зроблені в 1994 році, коли людський апарат уперше пролетів повз Нептун, показують, що коливання хмар відбуваються не вперше і що вони якимось чином пов'язані з іншою періодичною зміною – 11-річною активністю сонячного циклу.
Дивіться також В матеріалі астероїда Рюгу виявили часточки старші за Сонячну систему
Враховуючи, що планета знаходиться від Сонця на відстані близько 4,5 мільярдів кілометрів, що трохи більше ніж у 30 разів перевищує середню відстань між Землею та Сонцем, це відкриття здивувало й заінтригувало астрономів. Остання трансформація є особливо помітною: у 2019 році хмари в середніх широтах почали зникати, до 2020 року їх практично не лишилося, а у 2023-му вони так і не повернулися до колишнього рівня, хоча минуло вже 4 роки. Проте, якщо вірити новій теорії, скоро вони знову з'являться у наших телескопах.
Зміни хмарного покриву Нептуна, зафіксовані Хабблом між 1992 і 2020 роками / Фото NASA, ESA, Erandi Chavez/UC Berkeley, Imke de Pater/UC Berkeley
Це надзвичайно захоплююче і несподівано, особливо з огляду на те, що попередній період низької хмарної активності Нептуна не був таким драматичним і тривалим,
– каже Еранді Чавес з Гарвардського університету, яка працювала в Каліфорнійському університеті в Берклі, коли очолювала це дослідження.
Нептун — найвіддаленіша з великих планет Сонячної системи, і, як наслідок, не так добре вивчена й зрозуміла, як деякі з ближчих сусідів Землі. Але та інформація, яку ми маємо, свідчить про складну та динамічну атмосферу, керовану процесами, які ми не до кінця розуміємо.
Щоби пролити світло на це питання Чавес та її колеги зосередили своє дослідження на даних, зібраних з 1994 року Хабблом, з 2002 року обсерваторією Кека та обсерваторією Ліка у 2018 і 2019 роках. Ці комбіновані набори даних показали, що кількість хмарного покриву на Нептуні коливається протягом приблизно 11-річних циклів, які, схоже, синхронізовані з сонячною активністю.
Приблизно кожні 11 років магнітне поле Сонця змінює полярність, що відзначається піком спалахів, викидів корональної маси та сонячних плям. Коли полюси остаточно міняються місцями, Сонце на деякий час затихає, а потім знову посилюється до чергового максимуму.
Наближаючись до свого максимуму, Сонце випромінює більш інтенсивне ультрафіолетове світло, опромінюючи всю систему своїх планет. 29-річний аналіз показує, що хмари починають з'являтися на Нептуні приблизно через 2 роки після початку потужного ультрафіолетового опромінення. Існує також позитивна кореляція між хмарним покривом Нептуна та його альбедо — кількістю сонячного світла, яке він відбиває.
Ці чудові дані дають нам найпереконливіший доказ того, що хмарний покрив Нептуна корелює з циклом Сонця. Наші результати підтверджують теорію про те, що ультрафіолетові промені Сонця, коли вони достатньо сильні, можуть викликати фотохімічну реакцію, яка призводить до утворення хмар на Нептуні,
– розповів астроном Імке де Патер з Каліфорнійського університету в Берклі.
Аналіз, що охоплює 2,5 сонячні цикли, показує, що хмарність і альбедо Нептуна досягли піку в 2002 році, а потім упали до мінімуму в 2007 році. Після цього хмарність і альбедо знову піднялись у 2015 році, а далі знову пішли на спад. Два останні максимуми сонячної активності відбулися у 2001 та 2015 роках.
Спостереження обсерваторії Кека за Нептуном у ближньому інфрачервоному діапазоні з 2002 року / Фото Imke de Pater, Erandi Chavez, Erin Redwing/UC Berkeley/W. M. Keck Observatory
Вчені не знають, про які саме фотохімічні процеси в атмосфері може йти мова. Зазвичай взаємодія з ультрафіолетом призводить до потемніння хмар, а не освітлення, що повинно навпаки знижувати альбедо. Бурі, які бушують на Нептуні, при цьому не пов'язані з фотохімічно індукованими хмарами.
Спостереження тривають, але тепер ми маємо нові дані з космічного телескопа Джеймса Вебба, розшифрування яких допоможе розгадати таємницю.
Варто зазначити, що зараз Сонце наближається до свого чергового максимуму в 2025 році. Це означає, що останніми роками його активність сильно зросла і збільшуватиметься ще протягом року чи й більше (за деякими ознаками, цей максимум, крім того, що буде потужнішим, ще й може наступити трохи раніше, ніж зазвичай). Цього повинно бути достатньо, щоб створити нові хмари на Нептуні, а отже ми, ймовірно, скоро знову побачимо їх в атмосфері.