Астрономы обнаружили связь между изменяющимся количеством облаков на Нептуне и 11-летним солнечным циклом, в котором усиление и ослабление запутанных магнитных полей стимулирует солнечную активность.Последовательность изображений с телескопа Хаббла показывает увеличение и уменьшение количества облачного покрова на Нептуне
Это открытие основано на трёх десятилетиях наблюдений за Нептуном с помощью космического телескопа Хаббла и обсерватории В. М. Кека на Гавайях, а также обсерватории Лик в Калифорнии.
Найденная связь удивительна для планетологов, потому что Нептун — самая дальняя крупная планета Солнечной системы и получает солнечный свет с интенсивностью около 0,1% от земной. Тем не менее, облачность на Нептуне, по-видимому, обусловлена солнечной активностью, а не четырьмя сезонами на планете, каждый из которых длится примерно 40 лет.
В настоящее время облачность Нептуна крайне мала, за исключением небольших скоплений над южным полюсом.
Команда астрономов Калифорнийского университета обнаружила, что обилие облаков, обычно наблюдаемое в средних широтах ледяного гиганта, начало исчезать в 2019 году.
«Я был удивлен тем, как быстро исчезли облака на Нептуне», — говорит Имке де Патер, заслуженный профессор астрономии Калифорнийского университета в Беркли и старший автор исследования. — «По сути, мы увидели снижение облачной активности в течение нескольких месяцев».
«Изображения, которые мы сделали в июне прошлого года, по-прежнему показывают, что облачность не вернулась к своему прежнему уровню», — сказала Эранди Чавес, аспирант Центра астрофизики Гарвард-Смитсоновского института в Кембридже. — «Это чрезвычайно интересно и неожиданно, особенно с учетом того, что предыдущий период низкой активности облаков на Нептуне не был таким драматичным и продолжительным».
Чтобы проследить эволюцию внешнего вида Нептуна, Чавес и её команда проанализировали изображения обсерватории Кека, сделанные с 2002 по 2022 год, архивные наблюдения космического телескопа Хаббла, начавшиеся в 1994 году, и данные обсерватории Лик в Калифорнии с 2018 по 2019 год.
В последние годы наблюдения Кека были дополнены изображениями, сделанными в рамках программы «Сумеречная зона» и программы Хаббла «Наследие атмосферы внешней планеты» (OPAL).
Изображения показывают закономерность между сезонными изменениями облачного покрова Нептуна и солнечным циклом — периодом, когда магнитное поле Солнца «спутывается» каждые 11 лет. Это проявляется в увеличении числа солнечных пятен и активности солнечных вспышек. По мере развития цикла активность достигает максимума, пока магнитное поле не ослабевает и не меняет полярность. Когда на Солнце штормовая погода, более интенсивное ультрафиолетовое излучение покрывает Солнечную систему. Команда обнаружила, что через два года после пика солнечного цикла на Нептуне появляется больше облаков. Кроме того, исследователи выявили положительную корреляцию между количеством облаков и яркостью ледяного гиганта из-за отражения от него солнечного света.Количество облаков на Нептуне растёт после пика солнечного цикла, когда уровень активности Солнца ритмично повышается и падает в течение 11-летнего периода
По словам де Патер, это подтверждает теорию о том, что «ультрафиолетовые лучи, когда они достаточно сильны, могут запускать фотохимическую реакцию, которая создаёт облака на Нептуне».
Ученые обнаружили связь между солнечным циклом и облачной погодой на Нептуне, изучив 2,5 цикла активности облаков, зарегистрированных за 29-летний период наблюдений. За это время отражательная способность планеты увеличилась в 2002 году, а затем снизилась в 2007-м. Нептун снова стал ярким в 2015 году, а потускнел в 2020 году, когда большая часть облаков рассеялась.
Изменения яркости Нептуна, вызванные Солнцем, происходят относительно синхронно с появлением и исчезновением облаков. Однако существует двухлетняя задержка между пиком солнечного цикла и обилием облаков, наблюдаемых на Нептуне. Изменения вызваны фотохимией, которая происходит в верхних слоях атмосферы планеты и требует времени для образования облаков.
«Удивительно иметь возможность использовать телескопы на Земле для изучения климата мира, удалённого от нас более чем на 4 млрд км», — сказал Карлос Альварес, штатный астроном обсерватории Кека и соавтор исследования.
Исследователям предстоит выяснить, как увеличение ультрафиолетового солнечного света может привести к появлению облаков и одновременно затемнить их, уменьшив общую яркость Нептуна. Штормы на планете, поднимающиеся из глубоких слоев атмосферы, влияют на облачный покров, но не связаны с фотохимически созданными облаками. Также необходимы постоянные наблюдения за Нептуном, чтобы увидеть, как долго продлится нынешний безоблачный период.
«Мы увидели больше облаков на самых последних изображениях обсерватории Кека, которые были сделаны в то же время, когда космический телескоп Джеймса Уэбба наблюдал за планетой; эти облака, в частности, были видны в северных широтах и на больших высотах, как и ожидалось, исходя из наблюдаемого увеличения солнечного УФ-потока за последние примерно два года», — отмечает де Патер.
Объединенные данные от телескопов Хаббла, Джеймса Уэбба, обсерваторий Кека и Лик позволят не только изучить Нептун, но и понять природу экзопланет. Считается, что многие планеты за пределами Солнечной системы обладают качествами, подобными Нептуну.
В 2022 году исследователи представили результаты 17-летнего наблюдения за Нептуном. Эти данные показывают, что средняя глобальная температура самой далёкой от Солнца планеты системы падала на 8°C.
Источник новости: habr.com
