Net als de aarde hebben Uranus en Neptunus seizoenen en ervaren daardoor veranderingen in weerpatronen. Maar in tegenstelling tot de aarde, duren de seizoenen op deze planeten jaren in plaats van maanden, en weerpatronen komen voor op een schaal die ondenkbaar is naar aardse maatstaven. Een goed voorbeeld zijn de stormen die zijn waargenomen in de atmosfeer van Neptunus en Uranus, waaronder de beroemde Great Dark Spot van Neptunus.
Tijdens de jaarlijkse routine van het monitoren van Uranus en Neptunus, NASA's Hubble-ruimtetelescoop (HST) heeft onlangs bijgewerkte waarnemingen van de weerspatronen van beide planeten verstrekt. Naast het ontdekken van een nieuwe en mysterieuze storm op Neptunus, gaf Hubble een frisse blik op een langlevende storm rond de noordpool van Uranus. Deze waarnemingen maken deel uit van Hubble‘S missie op lange termijn om ons begrip van de buitenplaneten te verbeteren.
De nieuwe afbeeldingen zijn gemaakt als onderdeel van het Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL) -programma, een langetermijnprogramma Hubble project geleid door Amy Simon van NASA's Goddard Space Flight Center. Elk jaar legt dit programma globale kaarten vast van de buitenplaneten van ons zonnestelsel wanneer ze zich het dichtst bij de aarde bevinden. Een van de belangrijkste doelen van OPAL is het bestuderen van seizoensveranderingen op lange termijn en relatief tijdelijke gebeurtenissen, zoals het verschijnen van donkere vlekken.
Ze spotten is geen gemakkelijke taak, aangezien deze donkere vlekken snel verschijnen en relatief kort duren, tot het punt dat sommige mogelijk zijn verschenen en verdwenen tijdens meerjarige hiaten in Hubble's waarnemingen van Neptunus. Dit is een ander doel van het OPAL-programma, dat ervoor moet zorgen dat astronomen geen nieuwe missen.
Deze laatste donkere vlek, die een diameter heeft van ongeveer 11.000 km (6.800 mijl), verschijnt in het bovenste midden van de planeet. Hubble zag het voor het eerst in september 2018, toen het zuidelijk halfrond van Neptunus de zomer beleefde. Dit komt overeen met seizoensgebonden veranderingen op de planeet, waar opwarming op het zuidelijk halfrond ervoor zorgt dat weerpatronen dramatischer worden in het noorden.
Hoewel het onduidelijk is hoe deze stormen precies ontstaan, blijkt uit nieuw onderzoek door Simon en het OPAL-team dat ze zich snel vormen, vier tot zes jaar duren en vervolgens in de loop van twee jaar verdwijnen. Net als Jupiter's Great Red Spot, wervelen de donkere wervelingen in een anticyclonische richting en lijken ze materiaal uit diepere niveaus in de atmosfeer van de ijsreus op te baggeren.
Hubble-waarnemingen die sinds 2016 zijn verkregen, lijken zelfs aan te geven dat de wervelingen waarschijnlijk dieper in de atmosfeer van Neptunus ontwikkelen en pas zichtbaar worden wanneer de top van de storm hogere hoogten bereikt. Ondertussen worden ze vergezeld door "begeleidende wolken", die zichtbaar zijn in de Hubble-afbeeldingen als helderwitte vlekken rechts van het donkere element.
Deze wolken zijn samengesteld uit methaanijsjes die bevriezen wanneer de wervelingen ervoor zorgen dat de omgevingslucht omhoog wordt geleid over de storm. De lange, dunne wolk links van de donkere vlek is een voorbijgaande eigenschap die geen deel uitmaakt van het stormsysteem. Hetzelfde geldt voor Uranus, dat een enorme heldere wolkenkap over de noordpool laat zien.
In het geval van Uranus geloven wetenschappers dat dit het gevolg is van de unieke oriëntatie van Uranus, waarbij de as meer dan 90 ° is gekanteld ten opzichte van de evenaar van de zon. Omdat Uranus praktisch op zijn kant draait, schijnt de zon in de zomer op het noordelijk halfrond bijna direct op de noordpool. Op dit moment nadert Uranus het midden van zijn zomerseizoen, waardoor het poolgebied meer op de voorgrond treedt.
Deze poolkap kan het gevolg zijn van seizoensgebonden veranderingen in de atmosferische stroming en wordt vergezeld door een grote, compacte methaanijswolk nabij de rand in het beeld. Ook zichtbaar is een smalle wolkenband die de planeet ten noorden van de evenaar omcirkelt. Dit is een ander mysterie over Uranus en Neptunus, en dit is hoe bands als deze beperkt zijn tot zulke smalle breedtes wanneer de planeet zulke brede westwaarts waaiende windstralen heeft.
Dit is de vierde mysterieuze draaikolk die Hubble sinds 1993 in beeld heeft gebracht en de zesde sinds astronomen voor het eerst kennis kregen van deze verschijnselen. De eerste twee donkere vlekken zijn ontdekt door de Voyager 2 ruimtevaartuig zoals het zijn historische vlucht van Neptunus in 1989 maakte. Sindsdien is alleen de Hubble-ruimtetelescoop heeft deze kenmerken kunnen volgen vanwege de gevoeligheid voor blauw licht.
Deze afbeeldingen maken deel uit van een groeiende database van Hubble-snapshots van Neptunus en Uranus die de weerspatronen van de planeet in de loop van de tijd volgen. Net zoals meteorologen het weer op aarde voorspellen op basis van langetermijntrends, hopen astronomen dat Hubble's langdurige monitoring van de buitenplaneten hen zal helpen de blijvende mysteries over hun atmosfeer te ontrafelen.
Het analyseren van het weer op deze werelden zal ook ons begrip van de diversiteit van de atmosferen in het zonnestelsel verbeteren, evenals hun overeenkomsten. Uiteindelijk zou dit ook een grote bijdrage kunnen leveren aan het informeren van ons begrip van extrasolaire planeten en hun atmosfeer, en misschien zelfs om ons te helpen bepalen of ze het leven kunnen ondersteunen of niet.
