Solar System

Obwohl Neptun in seine Version des Sommers eintritt, kühlt er tatsächlich ab – mit Ausnahme seiner Pole, die sich auf mysteriöse Weise erwärmen.

Voyager 2-Ansicht von Neptun, aufgenommen im August 1989. NASA / JPL-Caltech / Kevin M. Gill

Astronomen waren überrascht, als sie erfuhren, dass Neptun kälter wird, obwohl er derzeit Frühsommer erlebt.

Ein Team unter der Leitung von Weltraumwissenschaftlern der Universität Leicester, Großbritannien, kombinierte alle verfügbaren thermischen Infrarotdaten auf dem achten Planeten von einem halben Dutzend verschiedener Observatorien, die fast 20 Jahre zurückreichen. Der Datensatz enthält Bilder von einigen der größten Teleskope der Welt, darunter das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte und das WM-Keck-Observatorium. Sie verwendeten auch Spektraldaten des Spitzer-Weltraumteleskops der NASA.

Das Team kam im Planetary Science Journal zu dem Schluss, dass die globale Durchschnittstemperatur in Neptuns Stratosphäre – der Region über der aktiven Wetterschicht des Planeten – seit 2003 um 8 °C (14 °F) gesunken ist.

„Unsere Daten decken weniger als die Hälfte einer Neptun-Saison ab, sodass niemand mit großen und schnellen Veränderungen gerechnet hat“, sagt Teammitglied Glenn Orton (JPL der NASA). Während sich die Jahreszeiten auf der Erde alle drei Monate ändern, braucht Neptun 165 Jahre, um die Sonne zu umrunden, und somit dauert jede Jahreszeit mehr als vier Jahrzehnte.

Es gab noch eine weitere Überraschung. Eine Region von Neptun widersetzt sich dem allgemeinen Abkühlungstrend. Jüngste Beobachtungen mit den Observatorien Gemini North und Subaru, beide auf Mauna Kea in Hawaii, haben gezeigt, dass sich die Stratosphäre über dem südlichen Neptunpol zwischen 2019 und 2020 um 11 °C (20 °F) erwärmt hat. Es ist das erste Mal, dass Astronomen eine Polarerwärmung auf Neptun beobachtet haben .

Neptuns Temperatur sinkt mit der ZeitBeobachtete Änderungen in Neptuns Infrarothelligkeit, einem Maß für die Temperatur in Neptuns Atmosphäre. Das Diagramm zeigt die relative Änderung der Infrarothelligkeit von Neptuns Stratosphäre über die Zeit für alle vorhandenen Bilder, die von bodengestützten Teleskopen aufgenommen wurden. Hellere Bilder werden als wärmer interpretiert. Entsprechende Infrarotbilder (oben) bei Wellenlängen von 12 Mikrometern zeigen Neptuns Erscheinen in den Jahren 2006, 2009, 2018 und 2020. Der Südpol scheint allein in den letzten Jahren dramatisch wärmer geworden zu sein. Michael Roman / NASA / JPL / Voyager-ISS / Justin Cowart

Die Atmosphärenphysikerin Karen Aplin (Universität Bristol, UK), die nicht an der Forschung beteiligt war, glaubt, dass sich die Ergebnisse stapeln. „Ihr Ansatz scheint rigoros zu sein, und was noch wichtiger ist, unterschiedliche Ergebnisse, die auf unterschiedliche Weise von verschiedenen Teleskopen erhalten wurden, führen zu ungefähr übereinstimmenden Schlussfolgerungen“, sagt sie.

Die Herausforderung besteht nun darin, zu verstehen, was diese unerwarteten Veränderungen verursacht. „[They] kann mit jahreszeitlichen Veränderungen in Neptuns atmosphärischer Chemie zusammenhängen, die verändern können, wie effektiv sich die Atmosphäre abkühlt“, sagt Teammitglied Michael Roman (University of Leicester, UK). „Zufällige Schwankungen der Wettermuster oder sogar eine Reaktion auf den 11-jährigen Sonnenaktivitätszyklus können sich ebenfalls auswirken“, fügt er hinzu.

Das Team fand eine vorläufige Korrelation zwischen Sonnenaktivität, Stratosphärentemperaturen und der Anzahl heller Wolken, die auf Neptun zu sehen sind.

Dank des kürzlich gestarteten James-Webb-Weltraumteleskops müssen wir nicht allzu lange auf einen tieferen Blick warten. Es ist geplant, sich später in diesem Jahr mit Neptun zu befassen, Beobachtungen, die von Teammitglied Leigh Fletcher (ebenfalls University of Leicester) geleitet werden.

Neptun bei sichtbaren und infraroten WellenlängenNeptun, gesehen von Hubble im sichtbaren Licht (Mitte) und bei infraroten Wellenlängen (rechts). Das Infrarotbild, das vom Subaru-Teleskop auf Mauna Kea, Hawaii, aufgenommen wurde, zeigt den Südpol, der wärmer leuchtet als je zuvor. Das Webb-Weltraumteleskop, das auch Infrarotdaten aufnimmt, wird mehr Details über Neptuns Temperatur und Chemie enthüllen.Michael Roman / NASA / ESA / STScI / MH Wong / LA Sromovsky / PM Fry

„Die außerordentliche Empfindlichkeit des Mittelinfrarotinstruments des Weltraumteleskops, MIRI, wird beispiellose neue Karten der Chemie und der Temperaturen in Neptuns Atmosphäre liefern und dazu beitragen, die Natur dieser jüngsten Veränderungen besser zu identifizieren“, sagt Fletcher.

Doch selbst Webbs Beobachtungen sind kein Ersatz dafür, einen Planeten aus nächster Nähe zu studieren. „Langfristig würde eine Mission zu den Eisriesen enorme Einblicke in die atmosphärischen Prozesse liefern, die diese Art von Variabilität verursachen“, sagt Aplin. Schließlich waren wir nur einmal am Neptun, und das war ein flüchtiger Vorbeiflug mit Voyager 2 im August 1989.

Die Auseinandersetzung mit der atmosphärischen Physik kalter Welten wie Neptun wird besonders relevant, wenn sie in einen breiteren Kontext gestellt werden. „Das Verständnis des Ursprungs, der Entwicklung und des Verhaltens von Eisriesen im Sonnensystem ist wichtiger geworden, seit Exoplaneten-Eisriesen entdeckt wurden“, sagt Aplin.

Natürlich gibt es noch viel über den äußersten Planeten des Sonnensystems zu lernen.


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