№ 3

Сентябрь/2022

Russian Traveler 03/2022

Ученые не могут найти объяснение странным колебаниям температуры на Нептуне

Фото: pixabay.com

Но они пытаются понять, что происходит.

Анализ изменений температуры Нептуна выявил нечто довольно странное, происходящее на самой далекой планете нашей Солнечной системы.

Нептуну, который находится примерно в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля, требуется много времени, чтобы совершить полный оборот вокруг светила – около 165 земных лет. Это также означает, что каждый сезон на этой планете длится более 40 земных лет.

Прямо сейчас южное полушарие Нептуна переживает эпическое лето длиной в четыре десятилетия, но по причинам, которые ученые не могут полностью объяснить, температура здесь не повышалась – по крайней мере, не так, как мы могли бы предположить.

Новое исследование, в котором собраны наблюдения за температурой Нептуна за последние 17 лет, показывает, что происходит обратное. Зафиксировано загадочное глобальное среднее падение температуры примерно на 8 °C в период с 2003 по 2018 год, о чем свидетельствует значительное снижение атмосферной радиации на Нептуне с 2003 года. 

«Это изменение было неожиданным. Поскольку мы наблюдали за Нептуном в начале южного лета, мы ожидали, что температура будет медленно повышаться, а не понижаться», – Майкл Роман, соавтор исследования из Университета в Лестере.

Сбор надежных данных о температуре атмосферы Нептуна – не самая простая задача, учитывая, как далеко эта планета находится от Земли. На самом деле получить такие показания стало возможно только на рубеже нового тысячелетия, с появлением чувствительных инфракрасных измерений на новых космических телескопах. 

Одним из них является VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-Infrared), установленный на Очень Большом Телескопе Европейской южной обсерватории (VLT), который может определять температуру на основе уровня излучения инфракрасного света.

Чтобы изучить инфракрасное излучение Нептуна, Роман и его команда проанализировали почти 100 тепловых наблюдений за планетой, многие из которых были получены с помощью VISIR, а также включали данные космического телескопа «Спитцер» и многочисленных наземных телескопов в Чили и на Гавайях.

Фото: Michael Roman
Схема температурных колебаний на Нептуне

Результаты, представляющие собой самую большую компиляцию доступных в настоящее время наземных изображений Нептуна в среднем инфракрасном спектре, предполагают, что температура в стратосфере Нептуна снижалась несмотря на летнее время в течение большей части периода исследования. Хотя поздний всплеск излучения между 2018 и 2020 годами предполагает, что атмосфера быстро нагрелась примерно на 11 °C всего за два года!

Хотя достоверного объяснения таких температурных колебаний у ученых нет, они предполагают, что за наблюдаемыми изменениями могут стоять изменения в атмосферной химии.

«В то время как метан поглощает солнечный свет и нагревает атмосферу, фотохимически произведенные углеводороды – в первую очередь этан и ацетилен – являются мощными инфракрасными излучателями, которые приводят к охлаждению стратосферы. Баланс между этим радиационным нагревом и охлаждением меняется по мере изменения количества фотохимических углеводородов», – пишут авторы исследования.

Другое исследование температуры на Сатурне показало, что взаимодействие химических веществ в атмосферных облаках может влиять на их температуру, приводя к температурным пикам перед максимальным солнечным излучением, и, возможно, что-то подобное может происходить и здесь.

«Тем не менее, учитывая 165-летний период обращения Нептуна, ожидается, что любые сезонные изменения должны происходить постепенно в течение десятилетий. Быстрые изменения, наблюдаемые между 2018 и 2020 годами, кажутся удивительно быстрыми для сезонной реакции.

Дополнительные процессы, по-видимому, действуют в атмосфере Нептуна в субсезонных временных масштабах, а также в региональном и глобальном масштабах», – отмечают ученые.

Другим объяснением таких колебаний могут быть погодные изменения, которые могут повлиять на состав и химический состав атмосферных облаков, включая эффекты темных вихрей, наблюдаемых на Нептуне. Эти вихри являются еще одной загадкой планеты, над которой бьются ученые.

Исследователи говорят, что необходимо также учитывать солнечный поток, отмечая, что изменения яркости, вызванные циклом активности Солнца, также могут каким-то образом вызывать фотохимические изменения в атмосфере Нептуна.

«Все, что мы действительно знаем наверняка – то, что нам потребуется гораздо больше исследований, чтобы добраться до сути этих удивительных явлений, связанных с этой темной далекой планетой. Я думаю, что Нептун сам по себе очень интригует многих из нас, потому что мы до сих пор так мало о нем знаем», — резюмирует Роман.