Wie die Erde haben Uranus und Neptun Saison und erfahren infolgedessen Veränderungen in den Wettermustern. Aber anders als auf der Erde dauern die Jahreszeiten auf diesen Planeten eher Jahre als Monate, und Wettermuster treten in einem Ausmaß auf, das für Erdstandards unvorstellbar ist. Ein gutes Beispiel sind die Stürme, die in der Atmosphäre von Neptun und Uranus beobachtet wurden, darunter Neptuns berühmter großer dunkler Fleck.
Während der jährlichen Routine zur Überwachung von Uranus und Neptun hat die NASA Hubble-Weltraumteleskop (HST) lieferte kürzlich aktualisierte Beobachtungen der Wettermuster beider Planeten. Hubble entdeckte nicht nur einen neuen und mysteriösen Sturm auf Neptun, sondern bot auch einen neuen Blick auf einen langlebigen Sturm um den Nordpol von Uranus. Diese Beobachtungen sind Teil von HubbleLangfristige Mission, unser Verständnis der äußeren Planeten zu verbessern.
Die neuen Bilder wurden im Rahmen des langfristigen Programms Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL) aufgenommen Hubble Projekt unter der Leitung von Amy Simon vom Goddard Space Flight Center der NASA. Dieses Programm erfasst jedes Jahr globale Karten der äußeren Planeten unseres Sonnensystems, wenn sie der Erde am nächsten sind. Eines der Hauptziele von OPAL ist es, langfristige saisonale Veränderungen und vergleichsweise vorübergehende Ereignisse wie das Auftreten dunkler Flecken zu untersuchen.
Sie zu entdecken ist keine leichte Aufgabe, da diese dunklen Flecken schnell erscheinen und relativ kurzlebig sind, bis zu dem Punkt, an dem einige während mehrjähriger Lücken in Hubbles Beobachtungen von Neptun aufgetreten und verschwunden sein könnten. Dies ist ein weiteres Ziel des OPAL-Programms, mit dem sichergestellt werden soll, dass Astronomen kein weiteres verpassen.
Dieser neueste dunkle Fleck mit einem Durchmesser von etwa 11.000 km erscheint in der oberen Mitte des Planeten. Hubble Das erste Mal wurde es im September 2018 entdeckt, als die südliche Hemisphäre von Neptun den Sommer erlebte. Dies steht im Einklang mit saisonalen Veränderungen auf dem Planeten, bei denen die Erwärmung auf der südlichen Hemisphäre dazu führt, dass die Wettermuster im Norden dramatischer werden.
Während es unklar ist, wie genau sich diese Stürme bilden, zeigen neue Untersuchungen von Simon und dem OPAL-Team, dass sie sich schnell bilden, vier bis sechs Jahre dauern und dann im Laufe von zwei Jahren verschwinden. Wie Jupiters großer roter Fleck wirbeln die dunklen Wirbel in eine antizyklonale Richtung und scheinen Material aus tieferen Ebenen in der Atmosphäre des Eisriesen auszubaggern.
Tatsächlich scheinen Hubble-Beobachtungen seit 2016 darauf hinzudeuten, dass sich die Wirbel wahrscheinlich tiefer in der Atmosphäre von Neptun entwickeln und erst sichtbar werden, wenn die Spitze des Sturms höhere Höhen erreicht. In der Zwischenzeit werden sie von „Begleitwolken“ begleitet, die in den Hubble-Bildern als hellweiße Flecken rechts vom dunklen Merkmal sichtbar sind.
Diese Wolken bestehen aus Methaneis, das gefriert, wenn die Wirbel bewirken, dass der Umgebungsluftstrom über den Sturm nach oben umgeleitet wird. Die lange, dünne Wolke links vom dunklen Fleck ist ein vorübergehendes Merkmal, das nicht Teil des Sturmsystems ist. Gleiches gilt für Uranus, der über dem Nordpol eine riesige helle Wolkenkappe zeigt.
Im Fall von Uranus glauben Wissenschaftler, dass dies ein Ergebnis der einzigartigen Ausrichtung von Uranus ist, bei der seine Achse relativ zum Sonnenäquator um 90 ° geneigt ist. Da Uranus praktisch auf seiner Seite umkreist, scheint die Sonne im Sommer auf der Nordhalbkugel fast direkt auf den Nordpol. Gegenwärtig nähert sich Uranus der Mitte seiner Sommersaison, wodurch die Polkappenregion stärker hervorgehoben wird.
Diese Polkappe kann das Ergebnis saisonaler Änderungen des atmosphärischen Flusses sein und wird von einer großen, kompakten Methan-Eiswolke nahe ihrem Bildrand begleitet. Ebenfalls sichtbar ist ein schmales Wolkenband, das den Planeten nördlich des Äquators umgibt. Dies ist ein weiteres Rätsel um Uranus und Neptun. So beschränken sich solche Bänder auf so schmale Breiten, wenn der Planet so breite, nach Westen wehende Windjets hat.
Dies ist der vierte mysteriöse Wirbel, den Hubble seit 1993 abgebildet hat, und der sechste, seit Astronomen diese Phänomene zum ersten Mal wahrgenommen haben. Die ersten beiden dunklen Flecken wurden von der entdeckt Voyager 2 Raumschiff, als es 1989 seinen historischen Vorbeiflug an Neptun machte. Seitdem nur das Hubble-Weltraumteleskop konnte diese Merkmale aufgrund seiner Empfindlichkeit gegenüber blauem Licht verfolgen.
Diese Bilder sind Teil einer wachsenden Datenbank von Hubble-Schnappschüssen von Neptun und Uranus, die die Wettermuster des Planeten im Laufe der Zeit verfolgen. Ähnlich wie Meteorologen das Wetter auf der Erde auf der Grundlage langfristiger Trends vorhersagen, hoffen die Astronomen, dass Hubbles langfristige Überwachung der äußeren Planeten ihnen helfen wird, die dauerhaften Rätsel um ihre Atmosphäre zu lösen.
Die Analyse des Wetters auf diesen Welten wird auch unser Verständnis der Vielfalt der Atmosphären im Sonnensystem sowie ihrer Ähnlichkeiten verbessern. Letztendlich könnte dies auch einen großen Beitrag dazu leisten, unser Verständnis der extrasolaren Planeten und ihrer Atmosphären zu verbessern, und uns vielleicht sogar dabei helfen, festzustellen, ob sie das Leben unterstützen können oder nicht.
