A Neptunusz hidegebb, mint gondoltuk

A Leicesteri Egyetem űrkutatói által vezetett új kutatás feltárta, hogy a Neptunusz légkörének hőmérséklete váratlanul ingadozott az elmúlt két évtizedben.

A Planetary Science Journal folyóiratban publikált tanulmány a látható fény spektrumán túli termikus-infravörös hullámhosszú megfigyeléseket használt, hatékonyan érzékelve a bolygó légköréből kibocsátott hőt.

A Leicester és a NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) tudósaiból álló nemzetközi kutatócsoport egyesítette a Neptunuszról készült összes meglévő termikus infravörös képet, amelyet több obszervatóriumból gyűjtöttek össze közel két évtized alatt. Ezek közé tartozik a European Southern Observatory Very Large Telescope és a Gemini South teleszkóp Chilében, valamint a Subaru Telescope, a Keck Telescope és a Gemini North teleszkóp (mindegyik Hawaii-on), valamint a NASA Spitzer Űrteleszkópjának spektrumai.

Az adatok elemzésével a kutatók minden eddiginél teljesebb képet tudtak felfedni a Neptunusz hőmérsékletének alakulásáról. A kutatók meglepetésére azonban ezek a kollektív adatkészletek a Neptunusz hőfényességének csökkenését mutatják a megbízható hőképalkotás 2003-as megkezdése óta, ami azt jelzi, hogy a Neptunusz sztratoszférájának – az atmoszféra aktív időjárási rétege feletti rétegének – globális átlag hőmérséklete 2003 és 2018 között nagyjából 8 Celsius-fokkal csökkent. Dr. Michael Roman, a Leicesteri Egyetem posztdoktori kutatója és a tanulmány vezető szerzője elmondta:

Ez a változás váratlan volt. Mivel a Neptunuszt a kora déli nyár idején figyeltük meg, arra számítunk, hogy a hőmérséklet lassan melegebb lesz, nem pedig hidegebb.

A Neptunusz tengelyirányú dőlésszöggel rendelkezik, így évszakokat tapasztal, akárcsak a Föld. Tekintettel azonban a Naptól való nagy távolságára, a Neptunusznak több mint 165 évre van szüksége ahhoz, hogy a csillag körül keringjen, így évszakai lassan változnak, egyenként több mint 40 földi évig. Dr. Glenn Orton, a JPL vezető kutatója és a tanulmány társszerzője megjegyezte:

Adataink a Neptun-szezon kevesebb mint felét fedik le, így senki sem számított nagy és gyors változásokra.

A Neptunusz déli pólusán azonban az adatok eltérő és meglepően drámai változást mutatnak. A Gemini North 2019-es és a 2020-as Subaru megfigyelései azt mutatják, hogy a Neptunusz sarki sztratoszférája nagyjából 11 °C-kal melegedett fel 2018 és 2020 között, megfordítva a korábbi globálisan átlagos lehűlési trendet. Ilyen sarki felmelegedést még soha nem figyeltek meg a Neptunuszon.

A váratlan sztratoszférikus hőmérséklet-változások oka jelenleg nem ismert és az eredmények megkérdőjelezik a tudósok megértését a Neptunusz légköri változékonyságáról. Dr Roman folytatta:

A hőmérséklet-ingadozások összefügghetnek a Neptunusz légköri kémiájának évszakos változásaival, amelyek megváltoztathatják a légkör lehűlésének hatékonyságát, de az időjárási minták véletlenszerű változékonysága vagy akár a 11 éves naptevékenységi ciklusra adott válasz is hatással lehet.

A 11 éves napciklusról (amelyet a Nap aktivitásának és a napfoltok időszakos változása jellemez) korábban feltételezték, hogy befolyásolja a Neptunusz látható fényességét és az új tanulmány egy lehetséges, de kísérleti összefüggést tár fel a naptevékenység, a sztratoszféra hőmérséklete és a fényes felhők száma között.

A hőmérséklet és a felhőzet mintázatának nyomon követésére van szükség az elkövetkező évek esetleges összefüggéseinek további felméréséhez. Ezekre a rejtélyekre és még sok másra választ ad a James Webb Űrteleszkóp (JWST), amely mindkét jégóriást, az Uránuszt és a Neptunuszt fogja megfigyelni még ebben az évben.

Leigh Fletcher, a Leicesteri Egyetem bolygótudományi professzora fogja vezetni az ilyen megfigyeléseke. Fletcher professzor, aki szintén a tanulmány társszerzője, azt mondta:

Az űrteleszkóp középső infravörös műszerének, a MIRI-nek kitűnő érzékenysége példátlanul új térképeket fog készíteni a Neptunusz légkörének kémiájáról és hőmérsékletéről, segítve a közelmúltbeli változások természetének jobb azonosítását.

Ezt a tanulmányt az Európai Kutatási Tanács támogatása finanszírozta a Leicesteri Egyetemnek, az úgynevezett GIANTCLIMES-nek. Ez a projekt korábban a légköri hőmérséklet hosszú távú változásait és a felhőzetet fedezte fel a gázóriásokon, a Jupiteren és a Szaturnuszon, és elkészítette az első térképeket az Uránusz sztratoszférikus hőmérsékletéről. A GIANTCLIMES új felfedezések előtt nyitotta meg az utat a JWST mind a négy óriásbolygóján az elkövetkező években.

További társszerzők a munkában: Thomas Greathouse (Southwest Research Institute), Julianne Moses (Space Science Institute), Naomi Rowe-Gurney (Howard Egyetem / NASA Goddard Űrrepülési Központ), Patrick Irwin (Oxford), Arrate Antuñano (UPV/ EHU), James Sinclair (JPL), Yasumasa Kasaba (Tohoku Egyetem), Takuya Fujiyoshi (Subaru Telescope), Imke de Pater (UC Berkeley) és Heidi Hammel (Association of Universities for Research in Astronomy).