Температура на Нептуне таинственным образом колеблется и это не поддается объяснению

Беспрецедентный анализ изменений температуры Нептуна показал, что на самой отдаленной планете нашей Солнечной системы происходит нечто довольно странное.

Далекий Нептун, который вращается вокруг Солнца на расстоянии, примерно в 30 раз превышающем расстояние до Земли, совершает свой путь вокруг звезды за довольно продолжительное время: около 165 земных лет, что означает, что каждый сезон на Нептуне длится более 40 земных лет.

Сейчас южное полушарие Нептуна находится в самом разгаре эпического лета длиной в четыре десятилетия, но по причинам, которые ученые не могут до конца объяснить, температура не совсем прогревается - по крайней мере, не так постепенно, как мы могли бы предположить.

Новое исследование, в котором собраны данные 17-летних наблюдений за температурой Нептуна, свидетельствует об обратном: показания свидетельствуют о загадочном среднемировом снижении температуры примерно на 8 °C в период с 2003 по 2018 год, о чем свидетельствует значительное снижение атмосферного излучения, начиная с 2003 года.

Выше: Наблюдаемые изменения в тепловой инфракрасной яркости Нептуна.

"Это изменение было неожиданным", - говорит планетолог Майкл Роман из Университета Лестера в Великобритании.

"Поскольку мы наблюдали Нептун в начале южного лета, мы ожидали, что температура будет постепенно становиться теплее, а не холоднее".

Сбор достоверных данных о температуре атмосферы Нептуна - не самая простая задача, учитывая, как далеко эта холодная планета находится от Земли.

Получить такие данные стало возможным только с начала века, с появлением чувствительных инфракрасных измерений на новых космических телескопах. Один из них - VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-Infrared), установленный на Очень большом телескопе Европейской южной обсерватории (VLT), который может определять температуру по уровню инфракрасного излучения.

Для изучения инфракрасного излучения Нептуна Роман и его команда проанализировали почти 100 тепловых наблюдений планеты, многие из которых были получены с помощью VISIR, а также данные космического телескопа НАСА Spitzer и многочисленных наземных телескопов в Чили и на Гавайях.

Полученные результаты - представляющие собой крупнейшую подборку доступных на сегодняшний день наземных изображений Нептуна в среднем инфракрасном диапазоне - свидетельствуют о том, что температура в стратосфере Нептуна охлаждалась (несмотря на летнее время) в течение большей части исследуемого периода, хотя поздний всплеск эмиссии в период между 2018 и 2020 годами говорит о том, что атмосфера быстро нагрелась примерно на 11 °C всего за два года.

Что касается того, почему температура атмосферы Нептуна так неожиданно колеблется в середине сезона, мы не можем быть полностью уверены, но исследователи считают, что за наблюдаемыми колебаниями могут стоять изменения в химическом составе атмосферы.

"В то время как метан поглощает солнечный свет и нагревает атмосферу, фотохимически образующиеся углеводороды - в первую очередь этан и ацетилен - являются мощными инфракрасными излучателями, которые служат для охлаждения стратосферы", - объясняют исследователи в своей статье.

"Баланс между радиационным нагревом и охлаждением меняется по мере изменения количества фотохимических углеводородов".

Предыдущие исследования температуры Сатурна показали, что взаимодействие химических веществ в атмосферных облаках может влиять на их температуру, что приводит к температурным пикам перед максимумом солнечного излучения, и возможно, что здесь происходит нечто подобное.

"Тем не менее, учитывая 165-летний орбитальный период Нептуна, любые сезонные изменения, как ожидается, будут происходить постепенно в течение десятилетий", - пишут исследователи.

"Быстрые изменения, наблюдаемые между 2018 и 2020 годами, кажутся удивительно быстрыми для сезонной реакции... Похоже, что в атмосфере Нептуна действуют дополнительные процессы на субсезонных временных масштабах, причем как в региональном, так и в глобальном масштабе".

Другим объяснением могут быть погодные вариации - которые могут влиять на состав и химию атмосферных облаков, включая влияние темных вихрей, наблюдаемых на Нептуне, что является еще одной загадкой планеты, которую мы все еще изучаем.

Солнечный поток также стоит рассмотреть, говорят исследователи, отмечая, что изменения излучения, вызванные циклом активности Солнца, могут каким-то образом вызывать фотохимические изменения в атмосфере Нептуна, что опять же может объяснить наблюдаемые нами колебания температуры.

Все, что мы знаем наверняка, это то, что нам потребуется еще много исследований, чтобы разобраться в этих удивительных показаниях - это лишь последняя загадка, связанная с этим непонятным, далеким миром.

"Я думаю, что Нептун сам по себе очень интригует многих из нас, потому что мы еще так мало знаем о нем", - говорит Роман.

"Все это указывает на более сложную картину атмосферы Нептуна и на то, как она меняется со временем".

О результатах исследования сообщается в журнале The Planetary Science Journal.