Астрономы увидели резкое потепление южного полюса Нептуна

Астрономы впервые надежно выявили субсезонную изменчивость свойств стратосферы Нептуна — в этом им помогли данные 17-летних наблюдений за ледяным гигантом при помощи наземных и космических телескопов. Оказалось, что за половину нептунианского лета стратосфера планеты в средних и умеренных широтах постепенно охлаждалась, а южный полюс резко потеплел за последние три года. Препринт работы доступен на arXiv.org.

Нептун является самой удаленной от Солнца планетой-гигантом, однако при этом обладает чрезвычайно динамичной атмосферой, в которой действуют мощные зональные ветра, а заметная эволюция метеорологических явлений, таких как высотные облака, способна протекать во временном масштабе нескольких дней. Кроме того, в течение нескольких лет могут наблюдаться изменения альбедо Нептуна, а также появление долгоживущих облаков и темных вихрей. При этом год на Нептуне длится 165 земных лет, из-за чего, как предсказывает теория, будет наблюдаться медленная изменчивость температуры и химического состава стратосферы на протяжении нескольких десятилетий. Пока что у ученых мало данных о радиационных процессах и динамике температуры и химического состава нижней стратосферы и верхней тропосферы Нептуна — для этого необходимы наблюдения с высокой точностью, проводимые в среднем инфракрасном диапазоне волн, которые осложняются низкой температурой ледяного гиганта и его удаленностью от Земли.

Группа астрономов во главе с Майклом Романом (Michael Roman) из Лестерского университета в Великобритании опубликовала результаты анализа данных наблюдений за Нептуном, полученные в период с 2003 по 2020 год в среднем инфракрасном диапазоне при помощи инструмента VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed), установленного на телескопе наземного комплекса VLT, космического телескопа «Спитцер» и наземных телескопов «Субару», Кека, «Джемини-Север» и «Джемини-Юг». Целью работы было выявление долговременных и сезонных колебаний температуры и химического состава атмосферы Нептуна.

В 2005 году в южном полушарии Нептуна наступило лето, однако в период с 2003 по 2018 год средняя температура стратосферы снизилась, что отразилось на интенсивности излучения молекулярного водорода, метана, этана и дейтерированного метана (CH₃D). Меридиональный температурный контраст между более южным полюсом и экватором увеличился примерно с 8 кельвинов в 2003 году до 28 кельвинов в 2020 году. При этом в период с 2018 по 2020 год наблюдалось резкое потепление стратосферы вблизи южного полюса Нептуна — температура увеличилась со 152 до 163 кельвин. Это проявлялось как увеличение яркости южного полярного региона, в то время как средние и низкие широты планеты оставались более тусклыми, чем в предыдущие годы наблюдений. 

Ученые пришли к выводу, что получили самые убедительные на сегодняшний день доказательства того, что на Нептуне действуют процессы, порождающие субсезонную изменчивость атмосферы как в глобальном, так и в региональном масштабе. При этом физический механизм, связывающий стратосферные температуры, тропосферные облака и туманы на разных высотах, до сих пор неизвестен, однако может быть связан со сменой сезонов, погодными изменениями или вариациями потока солнечного излучения.

Ранее мы рассказывали о том, как трехслойная модель дымки объяснила разницу в цвете Урана и Нептуна.

Александр Войтюк