HST pozoroval dynamické atmosféry Uranu a Neptunu

V průběhu svého rutinního každoročního monitorování počasí na vnějších planetách Sluneční soustavy poskytnul Hubbleův kosmický teleskop HST zřetelný pohled na bouři s dlouhou životností obklopující oblast kolem severního pólu planety Uran a odhalil novou záhadnou tmavou skvrnu na planetě Neptun. Podobně jako na Zemi se i na Uranu a Neptunu střídají roční období, což může mít na svědomí některé útvary v jejích atmosférách. Avšak jednotlivá roční období jsou zde mnohem delší než na Zemi: spíše než o měsíce se jedná o desítky roků.

Momentka planety Uran (viz snímek v úvodu článku) z listopadu 2018 odhalila dominantní útvar: rozsáhlou bílou oblačnou čepičku pokrývající široké okolí severního pólu planety. Astronomové se domnívají, že tento útvar je důsledkem unikátního sklonu rotační osy planety Uran. Na rozdíl od jiných planet Sluneční soustavy je planeta skloněna téměř na bok. Protože má takovýto extrémní sklon rotační osy, v průběhu léta Slunce svítí téměř přímo na oblast v okolí severního pólu a nikdy nezapadá. Uran se nyní nachází téměř uprostřed letního ročního období a oblast polární čepičky se stává velmi nápadnou. Tato polární „kapuce“ se mohla vytvořit v důsledku sezónních změn v atmosférické cirkulaci.

V blízkosti okraje oblačné čepičky je velký kompaktní oblak tvořený zmrzlým metanem, který občas bývá dostatečně jasný, aby jej mohli vyfotografovat i astronomové amatéři. Úzký pás oblačnosti obklopuje planetu kolem dokola severně od rovníku. Je záhadou, jak jsou podobné pásy ohraničené do tak malé šířky, protože Uran a Neptun mají velmi silné západní proudění.

Obě planety jsou klasifikovány jako obří ledové planety. Nemají pevný povrch, ale jejich plášť z vodíku a hélia obklopuje na vodu bohatý vnitřek, snad obalující kamenné jádro. Atmosférický metan pohlcuje červené světlo, avšak rozptyluje modrozelené světlo a díky tomu mají obě planety modrozelené či modravé zbarvení.

Nový pohled HST na planetu Neptun ukazuje tmavou skvrnu viditelnou uprostřed horní části. Při jejím objevu během léta na jižní polokouli je tento útvar čtvrtým a zatím posledním záhadným tmavým vírem vyfotografovaným pomocí HST od roku 1993. Dvě další tmavé bouře byly objeveny sondou Voyager 2 v roce 1989 při průletu kolem této vzdálené planety. Od té doby měl pouze HST dostatečnou citlivost v modrém světle ke sledování těchto prchavých útvarů, které se objeví a rychle zmizí. Studie, jejímž vedoucím byl Andrew Hsu, absolvent University of California, Berkeley, předpokládá, že tmavé skvrny se objevují přibližně jednou za čtyři až šest roků na různých místech planety a rozplynou se zhruba za dva roky.

Hubbleův teleskop vyfotografoval poslední tmavou skvrnu na Neptunu v září 2018. Nacházela se na severní polokouli a na délku měřila asi 11 000 kilometrů.

U pravého okraje tmavé skvrny jsou jasná bílá sousední „doprovodná oblaka“. HST pozoroval podobná oblaka doprovázející i dřívější víry. Světlá oblaka se vytvářejí v době, kdy proud okolního vzduchu je narušen a nasměrován vzhůru nad tmavou bouři. To způsobuje, že v plynu vznikají zmrzlé krystalky metanu. Tato oblaka se podobají mrakům, které vypadají jako útvary podobné lívancům, když vzduch stoupá nad pozemská pohoří (na Neptunu však není pevný povrch). Dlouhý tenký oblak vlevo od tmavé skvrny je přechodným jevem a není součástí bouřkového systému.

Není jasné, jak tyto bouře vznikají. Ale podobně jako Velká rudá skvrna na Jupiteru tento tmavý vír na Neptunu se otáčí jako anticyklona a pravděpodobně vynáší materiál z nižších poloh ledové atmosféry plynného obra.

Pozorování pomocí HST ukázala, že se již v roce 2016 v regionu zvýšila oblačná aktivita, která předcházela výskytu bouře. Fotografie naznačují, že víry pravděpodobně vznikají hlouběji v atmosféře Neptunu a stávají se viditelnými až tehdy, když vrchol bouře dosáhne značné výšky.

Nové fotografie Uranu a Neptunu vznikly v rámci programu Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL), což je dlouhodobý projekt Hubbleova teleskopu, jehož vedoucí je Amy Simon of NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. V rámci programu jsou každoročně pořizovány globální mapy vnějších planet Sluneční soustavy, když jsou na svých drahách nejblíže Zemi. Hlavním úkolem programu OPAL je dlouhodobé sledování sezónních změn, stejně tak i zachycení pomíjejících úkazů, jako je například výskyt tmavých skvrn. Tyto tmavé bouře mohou mít tak krátké trvání, že v minulosti se některé z nich mohly objevit a zaniknout během několikaleté mezery v pozorování Neptunu pomocí HST. Program OPAL zajišťuje, že astronomové výskyt podobných úkazů nezmeškají.

Fotografie jsou součástí obrazového alba jednotlivých momentek Uranu a Neptunu, pořízených pomocí HST, které sledují vyvíjející se povětrnostní útvary na těchto vzdálených, studených planetách. Zrovna tak jako meteorologové nemohou předpovědět počasí na Zemi na základě studia jen několika snímků, astronomové nemohou zjistit atmosférické trendy na planetách bez pravidelně se opakujících pozorování. Astronomové doufají, že dlouhodobý monitoring vnějších planet pomocí HST jim pomůže rozmotat záhady, které stále ještě přetrvávají u těchto vzdálených světů. Analýza počasí na těchto planetách také vědcům pomůže lépe porozumět rozmanitostem a podobnostem atmosfér planet Sluneční soustavy včetně Země.

Zdroj: http://hubblesite.org/news_release/news/2019-06 a http://www.sci-news.com/astronomy/hubble-dark-storm-neptune-giant-polar-cap-uranus-06892.html

autor: František Martinek