تم اكتشاف تغيرات غير متوقعة في درجة حرارة الغلاف الجوي على كوكب نبتون

تم اكتشاف تغيرات غير متوقعة في درجة حرارة الغلاف الجوي على كوكب نبتون

التغيرات المرصودة في سطوع الأشعة تحت الحمراء الحرارية لنبتون ، وهو مقياس لدرجة الحرارة في الغلاف الجوي لنبتون. تُظهر المؤامرة التغيير النسبي في سطوع الأشعة تحت الحمراء الحرارية من طبقة الستراتوسفير لنبتون مع مرور الوقت لجميع الصور الموجودة التي التقطتها التلسكوبات الأرضية. يتم تفسير الصور الأكثر سطوعًا على أنها أكثر دفئًا. تُظهر الصور الحرارية للأشعة تحت الحمراء المقابلة (أعلى) بأطوال موجية تبلغ حوالي 12 ميكرومتر مظهر نبتون في 2006 و 2009 و 2018 (تمت ملاحظته بواسطة أداة VISIR التابعة للمرصد الأوروبي الجنوبي الكبير جدًا) و 2020 (تمت ملاحظته بواسطة أداة COMICS الخاصة بسوبارو). يبدو أن القطب الجنوبي قد أصبح أكثر دفئًا بشكل كبير في السنوات القليلة الماضية فقط.

نبتون أكثر برودة مما كنا نظن

كشف بحث جديد بقيادة علماء الفضاء في جامعة ليستر عن كيفية تقلب درجات الحرارة في الغلاف الجوي لنبتون بشكل غير متوقع خلال العقدين الماضيين.

استخدمت الدراسة ، التي نُشرت اليوم (الاثنين 11 أبريل 2022) في مجلة Planetary Science Journal ، الملاحظات في الأطوال الموجية الحرارية للأشعة تحت الحمراء خارج طيف الضوء المرئي ، مستشعرة بشكل فعال للحرارة المنبعثة من الغلاف الجوي للكوكب.

قام فريق دولي من الباحثين ، بما في ذلك علماء من ليستر ومختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا ، بدمج جميع صور الأشعة تحت الحمراء الحرارية الموجودة لنبتون والتي تم جمعها من مراصد متعددة على مدار ما يقرب من عقدين من الزمن. وتشمل هذه التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي وتلسكوب الجوزاء الجنوبي في تشيلي ، جنبًا إلى جنب مع تلسكوب سوبارو ، وتلسكوب كيك ، وتلسكوب جيميني نورث ، وكلها في هاواي ، وأطياف من تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا.

نبتون كما يُرى في الضوء المرئي (المركز) والأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء الحرارية (على اليمين) ، في عام 2020. تجمع الصورة المركزية صورًا متعددة من تلسكوب هابل الفضائي ، بينما تم التقاط صورة الأشعة تحت الحمراء الحرارية على اليمين من تلسكوب سوبارو في Maunakea ، هاواي. في الأشعة تحت الحمراء الحرارية ، يتوهج القطب الجنوبي الدافئ لنبتون بشكل أكثر سطوعًا من أي وقت مضى.

من خلال تحليل البيانات ، تمكن الباحثون من الكشف عن صورة أكثر اكتمالا للاتجاهات في درجات حرارة نبتون أكثر من أي وقت مضى.

ولكن لدهشة الباحثين ، تُظهر مجموعات البيانات الجماعية هذه انخفاضًا في السطوع الحراري لنبتون منذ أن بدأ التصوير الحراري الموثوق به في عام 2003 ، مما يشير إلى أن درجات الحرارة المتوسطة عالميًا في طبقة الستراتوسفير لنبتون - طبقة الغلاف الجوي فوق طبقة الطقس النشطة - قد انخفضت بمقدار ما يقرب من 8 درجات مئوية (14 درجة فهرنهايت ) بين عامي 2003 و 2018.

قال الدكتور مايكل رومان ، باحث ما بعد الدكتوراه بجامعة ليستر والمؤلف الرئيسي للورقة:

"كان هذا التغيير غير متوقع. نظرًا لأننا كنا نراقب نبتون خلال أوائل الصيف الجنوبي ، نتوقع أن تكون درجات الحرارة أكثر دفئًا ، وليس أكثر برودة ".

يمتلك نبتون ميلًا محوريًا ، ولذا فهو يمر بالمواسم ، تمامًا مثل الأرض. ومع ذلك ، نظرًا لبعده الكبير عن الشمس ، يستغرق نبتون أكثر من 165 عامًا لإكمال مدار حول نجمه المضيف ، وبالتالي تتغير فصوله ببطء ، حيث تستمر أكثر من 40 سنة أرضية لكل منها.

لاحظ الدكتور جلين أورتن ، كبير الباحثين في مختبر الدفع النفاث والمؤلف المشارك في الدراسة:

"تغطي بياناتنا أقل من نصف موسم نبتون ، لذلك لم يكن أحد يتوقع رؤية تغييرات كبيرة وسريعة."

ومع ذلك ، في القطب الجنوبي لنبتون ، تكشف البيانات عن تغيير جذري مختلف ومثير للدهشة. كشفت مجموعة من الملاحظات من Gemini North في عام 2019 وسوبارو في عام 2020 أن طبقة الستراتوسفير القطبية لنبتون قد ارتفعت درجة حرارتها بنحو 11 درجة مئوية (~ 20 درجة فهرنهايت) بين عامي 2018 و 2020 ، مما يعكس اتجاه التبريد المتوسط ​​العالمي السابق. لم يُلاحظ مثل هذا الاحترار القطبي على كوكب نبتون من قبل.

سبب هذه التغيرات غير المتوقعة في درجة حرارة الستراتوسفير غير معروف حاليًا ، وتتحدى النتائج فهم العلماء لتقلبات الغلاف الجوي لنبتون.

تابع الدكتور رومان:

قد تكون التغيرات في درجات الحرارة مرتبطة بالتغيرات الموسمية في كيمياء الغلاف الجوي لنبتون ، والتي يمكن أن تغير مدى فعالية تبريد الغلاف الجوي.

"لكن التباين العشوائي في أنماط الطقس أو حتى الاستجابة لدورة النشاط الشمسي لمدة 11 عامًا قد يكون له تأثير أيضًا."

تم اقتراح الدورة الشمسية التي تبلغ مدتها 11 عامًا (والتي تتميز بالتباين الدوري في نشاط الشمس والبقع الشمسية) للتأثير على السطوع المرئي لنبتون ، وتكشف الدراسة الجديدة عن وجود علاقة محتملة ، ولكن مؤقتة ، بين النشاط الشمسي ودرجات حرارة الستراتوسفير و عدد السحب الساطعة التي شوهدت على نبتون.

هناك حاجة إلى ملاحظات متابعة لدرجة الحرارة وأنماط السحب لإجراء مزيد من التقييم لأي اتصال محتمل في السنوات المقبلة.

ستأتي الإجابات على هذه الألغاز والمزيد من تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ، الذي من المقرر أن يراقب عمالقة الجليد ، أورانوس ونبتون ، في وقت لاحق من هذا العام.

سيقود لي فليتشر ، أستاذ علوم الكواكب في جامعة ليستر ، مثل هذه الملاحظات مع الوقت المخصص لمجموعة أدوات JWST. قال البروفيسور فليتشر ، وهو أيضًا مؤلف مشارك في هذه الدراسة:

"إن الحساسية الرائعة لأداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة للتلسكوب الفضائي ، MIRI ، ستوفر خرائط جديدة غير مسبوقة للكيمياء ودرجات الحرارة في الغلاف الجوي لنبتون ، مما يساعد على تحديد طبيعة هذه التغييرات الأخيرة بشكل أفضل."