Der Eisgiant-Planet Uranus, der auf der Seite um die Sonne wandert, ist eine seltsame und mysteriöse Welt. In einer beispiellosen Studie, die zwei Jahrzehnte umfasst, haben Forscher, die das Hubble -Weltraumteleskop der NASA nutzen, neue Einblicke in die atmosphärische Komposition und Dynamik des Planeten entdeckt. Dies war nur aufgrund der scharfen Auflösung von Hubble, den spektralen Fähigkeiten und der Langlebigkeit möglich.
Die Ergebnisse des Teams werden den Astronomen helfen, besser zu verstehen, wie die Atmosphäre von Uranus funktioniert, und reagiert auf das sich verändernde Sonnenlicht. Diese langfristigen Beobachtungen liefern wertvolle Daten zum Verständnis der atmosphärischen Dynamik dieses entfernten Eisriesen, die als Proxy für die Untersuchung von Exoplaneten ähnlicher Größe und Zusammensetzung dienen können.
Als Voyager 2 1986 an Uranus vorbeiflog, lieferte es eine Nahaufnahme des seitlichen Planeten. Was es sah, ähnelte einem langweiligen, blaugrünen Billardball. Im Vergleich dazu zeichnete Hubble eine 20-jährige Geschichte von saisonalen Veränderungen von 2002 bis 2022 auf. In diesem Zeitraum unter der Leitung von Erich Karkoschka von der Universität von Arizona verwendete Larry Sromovsky und Pat Fry Fry von der Universität von Wisconsin das gleiche Hubble-Instrument, Stis (The Space Telescope Imaging Imaging-Specus-Specus-Specus-Specuprographen).
Uranus ‚Atmosphäre ist hauptsächlich Wasserstoff und Helium mit einer geringen Menge an Methan und Spuren von Wasser und Ammoniak. Das Methan verleiht Uranus seine Cyan -Farbe, indem sie die roten Sonnenlicht -Wellenlängen absorbieren.
Das Hubble-Team beobachtete Uranus viermal im Zeitraum von 20 Jahren: 2002, 2012, 2015 und 2022. Sie fanden heraus, dass Methan im Gegensatz zu den Bedingungen bei den Gasgiganten Saturn und Jupiter nicht gleichmäßig über Uranus verteilt ist. Stattdessen wird es in der Nähe der Pole stark erschöpft. Diese Erschöpfung blieb in den zwei Jahrzehnten relativ konstant. Die Aerosol- und Dunststruktur änderte sich jedoch dramatisch und hellte sich in der nördlichen polaren Region erheblich auf, als sich der Planet im Jahr 2030 seiner nördlichen Sommersonnenwende nähert.
Uranus braucht etwas mehr als 84 Jahre, um eine einzelne Sonne -Umlaufbahn zu absolvieren. In zwei Jahrzehnten hat das Hubble -Team nur größtenteils nördlicher Frühling gesehen, als sich die Sonne 2030 von direkt über den Äquator von Uranus in Richtung fast direkt über ihren Nordpol bewegt. Hubble -Beobachtungen deuten in dieser Periode auf Uranus auf komplexe Atmosphärenzirkulationsmuster hin. Die Daten, die für die Methanverteilung am empfindlichsten sind, weisen auf eine Downwelling in den polaren Regionen und eine Aufschwung in anderen Regionen hin.
Das Team analysierte seine Ergebnisse auf verschiedene Weise. Die Bildsäulen zeigen die Änderung des Uranus für die vier Jahre, in denen STIs Uranus über einen Zeitraum von 20 Jahren beobachtet hat. In dieser Zeit beobachteten die Forscher die Jahreszeiten von Uranus, als die südpolare Region (links) in den Winterschatten dunkel wurde, während sich die nordpolare Region (rechts) aufhellte, als sie sich in eine direktere Sichtweise stellte, als sich der nördliche Sommer näherte.
Die obere Reihe in sichtbarem Licht zeigt, wie die Farbe von Uranus dem menschlichen Auge erscheint, wie es selbst durch ein Amateur -Teleskop zu sehen ist.
In der zweiten Reihe wird das falsche Farbbild des Planeten aus sichtbaren und infrarotischen Lichtbeobachtungen zusammengestellt. Die Farbe und Helligkeit entsprechen den Mengen von Methan und Aerosolen. Beide Mengen konnten nicht unterschieden werden, bevor Hubbles STIs erstmals im Jahr 2002 an Uranus ausgerichtet war. Im Allgemeinen deuten Grünflächen weniger Methan an als blaue Bereiche, und rote Bereiche zeigen kein Methan. Die roten Bereiche befinden sich am Glied, wo die Stratosphäre von Uranus fast vollständig methan ist.
Die beiden unteren Reihen zeigen die Breitengradstruktur von Aerosolen und Methan, die aus 1.000 verschiedenen Wellenlängen (Farben) von sichtbar bis nahe Infrarot abgeleitet wurden. In der dritten Reihe weisen helle Bereiche wolkigere Bedingungen an, während die dunklen Bereiche klarere Bedingungen darstellen. In der vierten Reihe weisen helle Bereiche auf abgereichertes Methan hin, während dunkle Bereiche die volle Menge an Methan aufweisen.
In mittleren und niedrigen Breiten haben Aerosole und Methanabbau ihre eigene Breitenstruktur, die sich in den zwei Jahrzehnten der Beobachtung meist nicht viel veränderte. In den polaren Regionen verhalten sich Aerosole und Methanabbau jedoch ganz anders.
In der dritten Reihe zeigen die Aerosole in der Nähe des Nordpols eine dramatische Zunahme, die sich während des frühen Nordens Frühling als sehr dunkel erscheint und in den letzten Jahren sehr hell wird. Aerosole scheinen auch am linken Glied zu verschwinden, als die Sonnenstrahlung verschwand. Dies ist ein Beweis dafür, dass Sonnenstrahlung den Aerosol -Dunst in der Atmosphäre von Uranus verändert. Andererseits scheint die Methanverarmung während der Beobachtungszeit in beiden polaren Regionen ziemlich hoch zu bleiben.
Astronomen werden Uranus weiterhin beobachten, wenn sich der Planet dem nördlichen Sommer nähert.