Astronomen erfassen überraschende Veränderungen der Neptun-Temperaturen

Ein internationales Team von Astronomen hat bodengestützte Teleskope verwendet, darunter das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESOs VLT), um die atmosphärischen Temperaturen von Neptun über einen Zeitraum von 17 Jahren zu verfolgen. Sie fanden einen überraschenden Rückgang der globalen Temperaturen von Neptun, gefolgt von einer dramatischen Erwärmung an seinem Südpol.

„Diese Änderung war unerwartet“, sagt Michael Roman, Postdoktorand an der University of Leicester, Großbritannien, und Hauptautor der heute in veröffentlichten Studie Das Planetary Science Journal. „Da wir Neptun während seines frühen Südsommers beobachtet haben, erwarteten wir, dass die Temperaturen langsam wärmer und nicht kälter werden würden.“

Wie die Erde erlebt Neptun Jahreszeiten, wenn er die Sonne umkreist. Eine Neptun-Saison dauert jedoch etwa 40 Jahre, wobei ein Neptun-Jahr 165 Erdenjahre dauert. Seit 2005 ist auf Neptuns Südhalbkugel Sommer, und die Astronomen waren gespannt, wie sich die Temperaturen nach der südlichen Sommersonnenwende verändern würden.

Astronomen betrachteten fast 100 thermische Infrarotbilder von Neptun, die über einen Zeitraum von 17 Jahren aufgenommen wurden, um die Gesamttrends der Temperatur des Planeten detaillierter als je zuvor zusammenzusetzen.

Diese Daten zeigten, dass sich der größte Teil des Planeten trotz des Beginns des Südsommers in den letzten zwei Jahrzehnten allmählich abgekühlt hatte. Die globale Durchschnittstemperatur des Neptuns ist zwischen 2003 und 2018 um 8 °C gesunken.

Die Astronomen waren dann überrascht, als sie in den letzten zwei Jahren ihrer Beobachtungen eine dramatische Erwärmung des Südpols von Neptun entdeckten, als die Temperaturen zwischen 2018 und 2020 schnell um 11 °C stiegen. Obwohl Neptuns warmer Polarwirbel seit vielen Jahren bekannt ist, so schnell polar Eine Erwärmung wurde noch nie zuvor auf dem Planeten beobachtet.

„Unsere Daten decken weniger als die Hälfte einer Neptunsaison ab, sodass niemand mit großen und schnellen Veränderungen gerechnet hat“, sagt Co-Autor Glenn Orton, leitender Forschungswissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory (JPL) von Caltech in den USA.

Die Astronomen haben Neptuns Temperatur mit Wärmebildkameras gemessen, die das von astronomischen Objekten emittierte Infrarotlicht messen. Für ihre Analyse kombinierte das Team alle vorhandenen Bilder von Neptun, die in den letzten zwei Jahrzehnten von bodengestützten Teleskopen gesammelt wurden. Sie untersuchten Infrarotlicht, das von einer Schicht der Neptun-Atmosphäre namens Stratosphäre emittiert wurde. Dadurch konnte sich das Team ein Bild von Neptuns Temperatur und ihren Schwankungen während eines Teils seines Südsommers machen.

Da Neptun etwa 4,5 Milliarden Kilometer entfernt und sehr kalt ist, die Durchschnittstemperatur des Planeten etwa –220 °C beträgt, ist es keine leichte Aufgabe, seine Temperatur von der Erde aus zu messen. „Diese Art von Studie ist nur mit empfindlichen Infrarotbildern von großen Teleskopen wie dem VLT möglich, die Neptun klar beobachten können, und diese sind erst seit etwa 20 Jahren verfügbar“, sagt Co-Autor Leigh Fletcher, Professor an der Universität von Leicester.

Etwa ein Drittel aller aufgenommenen Bilder stammte vom Instrument VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed (VISIR) am VLT der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste. Aufgrund der Spiegelgröße und Höhe des Teleskops hat es eine sehr hohe Auflösung und Datenqualität und bietet die klarsten Bilder von Neptun. Das Team verwendete auch Daten des Spitzer-Weltraumteleskops der NASA und Bilder, die mit dem Gemini-South-Teleskop in Chile sowie mit dem Subaru-Teleskop, dem Keck-Teleskop und dem Gemini-Nord-Teleskop, alle auf Hawaii, aufgenommen wurden.

Da die Temperaturschwankungen von Neptun so unerwartet waren, wissen die Astronomen noch nicht, was sie verursacht haben könnte. Sie könnten auf Änderungen in der stratosphärischen Chemie von Neptun, auf zufällige Wettermuster oder sogar auf den Sonnenzyklus zurückzuführen sein. In den kommenden Jahren werden weitere Beobachtungen erforderlich sein, um die Gründe für diese Schwankungen zu untersuchen. Zukünftige bodengestützte Teleskope wie das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO könnten Temperaturänderungen wie diese detaillierter beobachten, während das NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope beispiellose neue Karten der Chemie und Temperatur in Neptuns Atmosphäre liefern wird.

„Ich denke, Neptun selbst ist für viele von uns sehr faszinierend, weil wir noch so wenig darüber wissen“, sagt Roman. „Das alles weist auf ein komplizierteres Bild der Atmosphäre von Neptun hin und wie sie sich mit der Zeit verändert.“