Seit seinem Start im Jahr 1990 ist das Hubble-Weltraumteleskop der NASA ein interplanetarer Wetterbeobachter, der die weitgehend gashaltigen äußeren Planeten und ihre sich ständig ändernden Atmosphären im Auge behält. NASA-Raumsondenmissionen zu den äußeren Planeten haben uns einen genauen Blick auf diese Atmosphären ermöglicht, aber Hubbles Scharfsinn und Sensibilität behält ein Kaleidoskop komplexer Aktivitäten im Laufe der Zeit im Auge.
Auf diese Weise ergänzt Hubble Beobachtungen von anderen Raumfahrzeugen wie Juno, die derzeit Jupiter umkreist; die pensionierte Cassini-Mission zum Saturn; und die Sonden Voyager 1 und 2, die zwischen 1979 und 1989 gemeinsam an allen vier Riesenplaneten vorbeiflogen.
Das im Jahr 2014 eingeweihte Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL)-Programm des Teleskops liefert uns jährlich Ansichten der Riesenplaneten. Hier sind einige aktuelle Bilder:
Jupiter
Das Bild links wurde am 12. November 2022 aufgenommen. Die Vorhersage für Jupiter ist stürmisches Wetter in niedrigen nördlichen Breiten. Eine auffällige Kette abwechselnder Stürme ist sichtbar, die eine „Wirbelstraße“ bilden, wie einige Planetenastronomen sie nennen. Dies ist ein Wellenmuster aus verschachtelten Antizyklonen und Zyklonen, die miteinander verbunden sind wie in einer Maschine mit abwechselnden Zahnrädern, die sich im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn bewegen. Wenn sich die Stürme nahe genug kommen, könnten sie im sehr unwahrscheinlichen Fall einer Verschmelzung einen noch größeren Sturm bilden, der möglicherweise mit der aktuellen Größe des Großen Roten Flecks mithalten kann.
Das gestaffelte Muster von Antizyklonen und Wirbelstürmen verhindert, dass einzelne Stürme verschmelzen. Aktivität ist auch im Inneren dieser Stürme zu sehen; in den 1990er Jahren sah Hubble keine Zyklone oder Antizyklone mit eingebauten Gewittern, aber diese Stürme sind im letzten Jahrzehnt entstanden. Starke Farbunterschiede deuten darauf hin, dass Hubble auch unterschiedliche Wolkenhöhen und -tiefen sieht.
Der orangefarbene Mond Io bombardiert diese Ansicht von Jupiters vielfarbigen Wolkenspitzen und wirft einen Schatten auf den westlichen Rand des Planeten. Hubbles Auflösung ist so scharf, dass es das orange gesprenkelte Aussehen von Io sehen kann, das mit seinen zahlreichen aktiven Vulkanen zusammenhängt. Diese Vulkane wurden erstmals entdeckt, als die Raumsonde Voyager 1 1979 vorbeiflog. Das geschmolzene Innere des Mondes ist von einer dünnen Kruste überzogen, durch die die Vulkane Material ausstoßen. Schwefel nimmt bei unterschiedlichen Temperaturen verschiedene Farbtöne an, weshalb die Oberfläche von Io so bunt ist.
Auf dem Bild rechts, aufgenommen am 6. Januar 2023, steht Jupiters legendärer Großer Roter Fleck im Mittelpunkt dieser Ansicht. Obwohl dieser Wirbel groß genug ist, um die Erde zu verschlingen, ist er tatsächlich auf die kleinste Größe geschrumpft, die er je über Beobachtungsaufzeichnungen vor 150 Jahren hatte. Unten rechts ist Jupiters Eismond Ganymed zu sehen, der den Riesenplaneten durchquert. Etwas größer als der Planet Merkur ist Ganymed der größte Mond im Sonnensystem. Es ist eine mit Kratern übersäte Welt mit einer hauptsächlich aus Wassereis bestehenden Oberfläche mit offensichtlichen Gletscherströmen, die durch innere Hitze angetrieben werden. (Dieses Bild ist kleiner, weil Jupiter 81.000 Meilen weiter von der Erde entfernt war, als das Foto aufgenommen wurde.)
Uranus
Der planetare Sonderling Uranus rollt auf seiner Seite um die Sonne, während er einer 84-jährigen Umlaufbahn folgt, anstatt sich in einer vertikaleren Position zu drehen, wie es die Erde tut. Uranus hat eine seltsam geneigte „horizontale“ Rotationsachse, die nur acht Grad von der Ebene der Umlaufbahn des Planeten abgewinkelt ist. Eine neuere Theorie besagt, dass Uranus einst einen massiven Mond hatte, der ihn durch die Schwerkraft destabilisierte und dann darauf stürzte. Andere Möglichkeiten umfassen riesige Einschläge während der Planetenbildung oder sogar riesige Planeten, die im Laufe der Zeit resonante Drehmomente aufeinander ausüben.
Die Folgen der Neigung des Planeten sind, dass Teile einer Halbkugel für Zeiträume von bis zu 42 Jahren völlig ohne Sonnenlicht sind. Als die Raumsonde Voyager 2 in den 1980er Jahren zu Besuch kam, war der Südpol des Planeten fast direkt auf die Sonne gerichtet. Die neueste Ansicht von Hubble zeigt, wie sich der Nordpol jetzt in Richtung Sonne neigt.
Das Bild links ist eine Hubble-Ansicht von Uranus, aufgenommen im Jahr 2014, sieben Jahre nach der nördlichen Frühlings-Tagundnachtgleiche, als die Sonne direkt über dem Äquator des Planeten schien, und zeigt eines der ersten Bilder des OPAL-Programms. Mehrere Stürme mit Methan-Eiskristallwolken treten in mittleren nördlichen Breiten über der cyanfarbenen unteren Atmosphäre des Planeten auf. Hubble fotografierte das Ringsystem 2007 von der Seite, aber die Ringe beginnen sich sieben Jahre später in dieser Ansicht zu öffnen. Zu dieser Zeit hatte der Planet mehrere kleine Stürme und sogar einige schwache Wolkenbänder.
Wie im Jahr 2022 zu sehen, zeigt der Nordpol von Uranus, der im Bild rechts gezeigt wird, einen verdickten photochemischen Dunst, der dem Smog über Städten ähnelt. Am Rand der polaren Dunstgrenze sind mehrere kleine Stürme zu sehen. Hubble hat die Größe und Helligkeit der Nordpolkappe verfolgt und sie wird Jahr für Jahr heller.
Astronomen entwirren mehrere Effekte – von atmosphärischer Zirkulation, Partikeleigenschaften und chemischen Prozessen – die steuern, wie sich die atmosphärische Polkappe mit den Jahreszeiten verändert. Bei der uranischen Tagundnachtgleiche im Jahr 2007 war keiner der Pole besonders hell. Wenn sich die nördliche Sommersonnenwende im Jahr 2028 nähert, kann die Kappe noch heller werden und direkt auf die Erde gerichtet sein, was eine gute Sicht auf die Ringe und den Nordpol ermöglicht; Das Ringsystem erscheint dann frontal. Dieses Bild wurde am 10. November 2022 aufgenommen.