Neptun, piękny i tajemniczy stróż zewnętrznych rubieży naszego układu planetarnego. Współrzędne wyliczone przez francuskiego matematyka Urbaina Le Verriera pozwoliły odkryć go we wrześniu 1846 roku. Czy zamiast kropli deszczu spadają na nim diamenty? Dlaczego wewnątrz tego ciała powstaje więcej ciepła, niż otrzymuje ono od Słońca? Jakich jeszcze sekretów wciąż strzeże przed nami burzliwa atmosfera obdarzonej imieniem rzymskiego boga mórz ostatniej z planet?

Artykuł napisał Kamil Kalinowski.

Przede wszystkim należy nadmienić, że naukowcy mają aktualnie dość ograniczony zakres środków do badania Neptuna. Pierwsza i, jak dotąd, ostatnia sonda – Voyager 2 – zbliżyła się do niego w sierpniu 1989 roku na odległość 4500 km od górnych warstw chmur. Aktualnie nie leci tam żadna sonda kosmiczna, choć NASA rozważa wysłanie ich w przyszłości. Badając ósmą planetę naszego układu słonecznego, uczeni muszą polegać na obserwatoriach naziemnych oraz teleskopach kosmicznych.

Przelot Voyagera 2 wokół Neptuna pozwolił na zbadanie magnetosfery i atmosfery, a także przekazał nam informacje o okresie obrotu planety wokół własnej osi. Potwierdził istnienie pierścieni wokół planety, pozwolił odkryć cienką atmosferę Trytona oraz występujące na nim gazowo-pyłowe gejzery. Zastało znalezionych 6 nowych księżyców (łącznie ma ich 14). Zbadano także skład chemiczny atmosfery planety. Wiele z tych odkryć zrodziło nowe pytania.

Tryton- największy naturalny satelita NeptunaRedakcja AstroNETu | AstroNET

Tryton- największy naturalny satelita Neptuna

Okazało się, że Neptun, podobnie jak Uran, ale inaczej niż inne gazowe olbrzymy, posiada ekscentryczne pole magnetyczne. Jest ono nachylone od osi obrotu planety pod kątem 47 stopni i oddalone od równoległej linii przechodzącej przez jej środek o co najmniej 13 500 km czyli 55% długości promienia! Na ósmej planecie siła pola magnetycznego waha się na powierzchni, a co więcej, magnetosfera ulega nieskoordynowanym poruszeniom podczas każdej rotacji. Uważa się, że do powstania i utrzymywania pola magnetycznego przez planetę są konieczne trzy warunki:

  1. Pewna część objętości planety musi być w stanie płynnym;
  2. Obszar ten musi także przewodzić prąd;
  3. Musi znajdować się tam źródło energii, które wprawia w ruch materię i utrzymuje go – taki ruch nazywa się prądem konwekcyjnym.

Naukowcy przypuszczają, że nietypowe zachowanie magnetosfery Neptuna może być spowodowane obecnością prądów konwekcyjnych bliżej powierzchni, niż ma to miejsce np. wewnątrz Ziemi.

Zdjęcie Neptuna i Trytona wykonane przez Voyagera 2 podczas przelotu.Redakcja AstroNETu | AstroNET

Zdjęcie Neptuna i Trytona wykonane przez Voyagera 2 podczas przelotu.

Początkowo przypuszczano, że Neptun, tak samo jak Uran, charakteryzuje się statyczną atmosferą. Panowało przekonanie, że im dalej od Słońca krąży planeta, tym łagodniejsze panują na niej warunki pogodowe (miała je napędzać energia słoneczna). Jednak pierwsze jego zdjęcia sprawiły naukowcom nie lada niespodziankę. Okazało się, że Neptuna, niczym prawdziwego boga mórz, otaczają szalejące wichury! Wieją tam jedne z najsilniejszych wiatrów w Układzie Słonecznym, dochodzące do prędkości naddźwiękowych. Górne warstwy atmosfery są przemierzane przez „prądy strumieniowe” białych chmur rzucające cień na ciemnobłękitne warstwy poniżej. Natomiast na niższych warstwach z olbrzymią prędkością poruszają się „skutery” – burze z jasnymi, białymi chmurami.  Innym zjawiskiem pogodowym są pojawiające się i znikające Wielkie Ciemne Plamy – pierwsza została zaobserwowana 1981 roku przez sondę Voyager 2. Swoim położeniem i rozmiarami przypominała Wielką Czerwoną Plamę z Jowisza. Gdy w 1994 roku skierowano na Neptuna teleskop Hubble’a, plamy już nie było. W następnych latach obserwowano jednak powstające niezależnie nowe plamy na różnych półkulach.

Wielka Ciemna Plama na NeptunieRedakcja AstroNETu | AstroNET

Wielka Ciemna Plama na Neptunie

Aktywne układy pogody, a także silne wiatry na planecie, do której dociera tysiąckroć słabsze promieniowanie niż do Ziemi, sugerują, że Neptun musi mieć wewnętrzne źródło energii.

Pomiary Europejskiej Agencji Kosmicznej wykonane w latach 90. potwierdziły te przypuszczenia. Wykazały one, że planeta emituje ciepło o temperaturze -213 °C, tzn. o 45 °C więcej, niż powinna emitować, otrzymując energię wyłącznie ze Słońca. Jaki proces ją generuje? Istnieje na ten temat wiele teorii, a jedną z nich jest występowanie zjawiska kontrakcji grawitacyjnej, czyli wydzielania ciepła podczas tarcia spowodowanego przez opadające w głąb atmosfery cząsteczki gęstej materii, które wywołują tarcie o lżejsze cząsteczki.

Być może, występujące na ósmej planecie kilkuatomowe cząsteczki metanu, spadając, rozpadają się pod wpływem wysokiego ciśnienia na cztery atomy węgla i jeden atom wodoru. Atom węgla waży dwanaście razy więcej niż atom wodoru, dlatego też w atmosferze planety na pewnej głębokości w kierunku jądra przemieszcza się głównie węgiel. Co się dzieje z węglem, gdy poddaje się go wpływowi wysokiego ciśnienia? Oczywiście zamienia się w diament. Eksperymenty przeprowadzone w 1999 roku przez zespół naukowców Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley pod przewodnictwem profesora Raymonda Jeanloza wykazały, że nawet przy ciśnieniu dziesięciokrotnie mniejszym, niż panuje we wnętrzu Neptuna, kompresja metanu i wytworzenie się z niego mikroskopijnych diamentów jest możliwa. Mogłyby one dryfować w kierunku jądra planety, łączyć się ze sobą przez zwiększające się ciśnienie i spowijać je stwardniałą otoczką.

Chmury spowijające NeptunaRedakcja AstroNETu | AstroNET

Chmury spowijające Neptuna

Metan obecny w atmosferze Neptuna jest dla nas interesujący także z innego powodu: powoduje on pochłanianie  światła czerwonego, a więc jest odpowiedzialny za niebieski kolor planety. Powszechne zdziwienie budzi więc fakt, że jej ciemny, lazurowy odcień znacznie różni się od bladej akwamaryny Urana, pomimo, iż posiadają one w atmosferze zbliżoną procentowo zawartość metanu.

Ostatnią z zagadek, którą warto wspomnieć są materiały, z których Neptun jest zbudowany. Model opracowany w 2003 roku przez uczonych z Lunar and Planetary Institute sugeruje atmosferę z wodoru, metanu i helu. Pod nią ma znajdować się płynny wodór, metal i hel, wraz z mniejszą ilością innych pierwiastków, a także jądro ze skał i lodu. Aktualne misje NASA do innych planet i ich rezultaty mogą pomóc oszacować skład Neptuna porównując dane dotyczące pozostałych gazowych olbrzymów w naszym układzie słonecznym. To jedno z zadań sondy Juno, która właśnie orbituje wokół Jowisza. Natomiast w 2017 roku sonda Cassini po dwudziestu latach sfinalizuje swoją misję, dokonując skoku w głąb Saturna i bohatersko dostarczając cennych danych aż do dezintegracji. Za naukę!

Autor

Redakcja AstroNETu

Dodaj komentarz