Облака Нептуна демонстрируют странную цикличность, зависящую от активности Солнца

Куда исчезают облака Нептуна

Снимки Hubble, сделанные в 1994 году, когда человеческий аппарат впервые пролетел мимо Нептуна, показывают, что колебания облаков происходят не впервые и что они каким-то образом связаны с другой периодической сменой – 11-летней активностью солнечного цикла.

Смотрите также В материале астероида Рюгу обнаружили частицы старше Солнечной системы

Учитывая, что планета находится от Солнца на расстоянии около 4,5 миллиарда километров, что чуть более 30 раз превышает среднее расстояние между Землей и Солнцем, это открытие удивило и заинтриговало астрономов. Последняя трансформация особенно заметна: в 2019 году облака в средних широтах начали исчезать, к 2020 году их практически не осталось, а в 2023-м они так и не вернулись к прежнему уровню, хотя прошло уже 4 года. Однако, если верить новой теории, скоро они снова появятся в наших телескопах.

Изменения облачного покрова Нептуна, зафиксированные Хабблом между 1992 и 2020 годами / Фото NASA, ESA, Erandi Chavez/UC Berkeley, Imke de Pater/UC Berkeley

Это чрезвычайно увлекательно и неожиданно, особенно учитывая, что предыдущий период низкой облачной активности Нептуна не был столь драматичным и длительным,
– говорит Эранди Чавес из Гарвардского университета, которая работала в Калифорнийском университете в Беркли, когда возглавляла это исследование.

Нептун – самая отдаленная из крупных планет Солнечной системы, и, как следствие, не так хорошо изучена и понятна, как некоторые из более близких соседей Земли. Но та информация, которую мы имеем, свидетельствует о сложной и динамичной атмосфере, управляемой процессами, которые мы не до конца понимаем.

Чтобы пролить свет на этот вопрос Чавес и ее коллеги сосредоточили свое исследование на данных, собранных с 1994 года Хабблом, с 2002 года обсерваторией Кека и обсерваторией Лика в 2018 и 2019 годах. Эти комбинированные наборы данных показали, что количество облачного покрова на Нептуне колеблется в течение примерно 11-летних циклов, которые, похоже, синхронизированы с солнечной активностью.

Примерно каждые 11 лет магнитное поле Солнца меняет полярность, что отмечается пиком вспышек, выбросов корональной массы и солнечных пятен. Когда полюса окончательно меняются местами, Солнце на некоторое время затихает, а затем снова усиливается до очередного максимума.

Приближаясь к своему максимуму, Солнце излучает более интенсивный ультрафиолетовый свет, облучая всю систему своих планет. 29-летний анализ показывает, что облака начинают появляться на Нептуне примерно через 2 года после начала мощного ультрафиолетового облучения. Существует также положительная корреляция между облачным покровом Нептуна и его альбедо — количеством солнечного света, которое он отражает.

Эти замечательные данные дают нам убедительное доказательство того, что облачный покров Нептуна коррелирует с циклом Солнца. Наши результаты подтверждают теорию о том, что ультрафиолетовые лучи Солнца, когда они достаточно сильны, могут вызвать фотохимическую реакцию, которая приводит к образованию облаков на Нептуне,
– рассказал астроном Имке де Патер из Калифорнийского университета в Беркли.

Анализ, охватывающий 2,5 солнечных цикла, показывает, что облачность и альбедо Нептуна достигли пика в 2002 году, а затем упали до минимума в 2007 году. После этого облачность и альбедо снова поднялись в 2015 году, а дальше снова пошли на убыль. Два последних максимума солнечной активности прошли в 2001 и 2015 годах.

Наблюдения обсерватории Кека за Нептуном в ближнем инфракрасном диапазоне с 2002 года / Фото Imke de Pater, Erandi Chavez, Erin Redwing/UC Berkeley/W. M. Keck Observatory

Ученые не знают, о каких именно фотохимических процессах в атмосфере может идти речь. Обычно взаимодействие с ультрафиолетом приводит к потемнению облаков, а не освещению, что должно наоборот снижать альбедо. Бури, бушующие на Нептуне, при этом не связаны с фотохимически индуцированными облаками.

Наблюдения продолжаются, но теперь у нас есть новые данные от космического телескопа Джеймса Уэбба, расшифровка которых поможет разгадать тайну.

Стоит отметить, что сейчас Солнце близится к своему очередному максимуму в 2025 году. Это означает, что в последние годы его активность сильно возросла и будет увеличиваться еще в течение года или больше (по некоторым признакам, этот максимум, кроме того, что будет более мощным, еще и может наступить несколько раньше обычного). Этого должно быть достаточно, чтобы создать новые облака на Нептуне, а значит, мы, вероятно, скоро снова увидим их в атмосфере.