Лето на Нептуне: впервые обнаружены удивительные температурные колебания

Используя Очень большой телескоп и другие наземные телескопы, международная исследовательская группа наблюдала неожиданные колебания температуры на Нептуне. Во время очень длинного лета глобальная температура быстро снизилась, а Южный полюс так же быстро нагрелся. Причины этих изменений, однако, до сих пор остаются загадкой.

Как и на Земле, на Нептуне есть времена года. Разница, однако, заключается в продолжительности: если на Земле лето длится три месяца, то на восьмой планете Солнечной системы оно длится более 40 лет. Поэтому наблюдение за изменениями климата Нептуна означает сбор данных в течение очень долгого времени.

Международная исследовательская группа использовала наблюдения с различных телескопов, чтобы получить некоторые любопытные результаты. С помощью данных, собранных за 17 лет, удалось изучить изменения температуры планеты во время лета, которое началось в 2005 году. Хотя вся выборка информации охватывала менее половины сезона, который еще продолжается, за короткий период времени можно было наблюдать изменения почти на 10°. Действительно, температура большей части планеты снизилась примерно на 8 градусов в период с 2003 по 2018 год. В отличие от Южного полюса, который за два года (2018-2020) потеплел примерно на 11 градусов.

Наблюдения в инфракрасном диапазоне

Исследователи ожидали небольшого повышения температуры в жаркий сезон на Нептуне, как это происходит летом на Земле. Ведущий автор исследования Майкл Роман, научный сотрудник Университета Лестера, сказал, что эти вариации неожиданны. Цель исследований, проводимых Романом, состоит в том, чтобы изучить общие тенденции изменения температуры планеты с помощью множества изображений, недоступных до появления больших телескопов. Фактически для аналогичного исследования анализируются изображения в тепловом инфракрасном диапазоне. Исследователи изучили около 100 фотографий, собранных за 17 лет.

Только после появления таких телескопов, как VLT, стало возможным получать четкие и резкие инфракрасные изображения. До этого было немыслимо точно измерить температуру тела, находящегося на расстоянии Нептуна — около 4,5 миллиарда километров от Земли.

Очень большой телескоп предоставил около трети изображений, использованных астрономами, изучающими Нептун. На самом деле «фотографии» были сделаны инструментом VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed). Полученные изображения планеты являются самыми четкими из имеющихся благодаря размеру зеркала и высоте расположения телескопа. Сочетание этих двух факторов обеспечивает очень высокое разрешение и качество данных.

Помимо VLT, свой вклад внес и телескоп Gemini South, также расположенный в Чили. Наряду с его двойником, Gemini North, другими ключевыми игроками были телескопы Subaru и Keck, расположенные на Гавайях. Команда также воспользовалась данными, собранными телескопом НАСА Spitzer. В будущем в игру вступят также космический телескоп Джеймса Уэбба и чрезвычайно большой телескоп (ELT), телескоп следующего поколения Европейской южной обсерватории (ESO). JWST предоставит беспрецедентные карты химического состава и температуры атмосферы Нептуна, а ELT сможет еще более детально наблюдать температурные колебания, подобные только что выявленным. Это поможет понять явление, определяющее эти значительные колебания климата Нептуна.

Что вызывает эти температурные колебания?

Астрономы до сих пор не могут объяснить, чем вызваны колебания температуры на этой далекой планете. Возможные объяснения включают изменения в химическом составе стратосферы Нептуна или наличие случайных погодных условий. Солнечный цикл, который длится около 11 лет, также может влиять на эти изменения. Однако для решения этой загадки необходимо продолжать сбор данных в течение следующих нескольких лет, стараясь охватить как можно большую часть нептунианского сезона изображениями высокого разрешения, которые никогда не были получены ранее.