Astronomie: Sonnenzyklus erklärt Neptuns verschwindende Wolken
Eine Forschungsgruppe(öffnet im neuen Fenster) hat einen Zusammenhang zwischen der sich verändernden Wolkenfülle auf Neptun und dem elfjährigen Sonnenzyklus aufgedeckt. Die Zu- und Abnahme der Neptunwolken ist mit den verflochtenen Magnetfeldern der Sonne und ihrer Aktivität verbunden.
Eine überraschende Erkenntnis, denn Neptun ist der am weitesten von der Sonne entfernte Planet in unserem Sonnensystem. Das Sonnenlicht, das ihn erreicht, hat lediglich eine Intensität von 0,1 Prozent dessen, was die Erde erreicht . Dennoch scheint die Wolkenbildung auf Neptun von der Sonnenaktivität bestimmt zu werden und nicht von den vier jeweils etwa 40 Jahre andauernden Jahreszeiten des Planeten.
Gegenwärtig ist die Wolkenbedeckung auf Neptun extrem gering, mit Ausnahme einiger Wolken, die über dem Südpol des Riesenplaneten schweben. Ein Forschungsteam der UC Berkeley (Universität von Kalifornien, Berkeley) hat entdeckt, dass die Fülle der Wolken - die normalerweise in den mittleren Breiten des Eisriesen zu sehen sind - im Jahr 2019 zu schwinden begann.
Um die Entwicklung von Neptuns Erscheinungsbild zu verfolgen, analysierte die Arbeitsgruppe Bilder des Keck-Observatoriums aus den Jahren 2002 bis 2022, Archivbeobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops aus dem Jahr 1994 sowie Daten des Lick-Observatoriums in Kalifornien aus den Jahren 2018 bis 2019.
Verhalten der Neptunwolken und Sonnenzyklus sind miteinander verknüpft
Die Bilder zeigen ein Muster zwischen den jahreszeitlichen Veränderungen der Wolkenbedeckung des Neptun und dem Sonnenzyklus - dem Zeitraum, in dem das Magnetfeld der Sonne alle elf Jahre umschlägt. Die Zunahme der Sonnenaktivität zeigt sich an der zunehmenden Anzahl von Sonnenflecken und der steigenden Aktivität von Sonneneruptionen.
Im Laufe des Zyklus erreicht das stürmische Verhalten der Sonne eine Maximumsphase , bis sich das Magnetfeld abschwächt und die Polarität umkehrt. Dann sinkt die Aktivität wieder auf ein Minimum ab und ein neuer Zyklus beginnt. Wenn auf der Sonne stürmisches Wetter herrscht, wird das Sonnensystem von intensiverer ultravioletter Strahlung überflutet.
Wenn die UV-Strahlung der Sonne stark genug ist, löst dies eine fotochemische Reaktion aus, die die Wolken auf Neptun erzeugt. Laut dem Forschungsteam zeigen sich auf Neptun zwei Jahre nach dem Höhepunkt des Sonnenzyklus immer mehr Wolken in der Atmosphäre. Es gibt auch eine positive Korrelation zwischen der Anzahl der Wolken und der Helligkeit des Eisriesen in Bezug auf das von ihm reflektierte Sonnenlicht.
Die Wissenschaftler entdeckten den Zusammenhang zwischen dem Sonnenzyklus und Neptuns Wettermuster, indem sie zweieinhalb Zyklen der Wolkenaktivität untersuchten, die während der 29-jährigen Beobachtungszeit aufgezeichnet wurden. Während dieser Zeit reflektierte der Planet im Jahr 2002 mehr Sonnenlicht, was sich 2007 wieder abschwächte. Im Jahr 2015 wurde Neptun wieder hell und verdunkelte sich 2020 auf den niedrigsten jemals beobachteten Wert, als die meisten Wolken verschwanden.
Weitere Untersuchen sind nötig, um das Wolkenverhalten auf Neptun besser zu verstehen
Die von der Sonne verursachten Veränderungen der Helligkeit des Neptun scheinen relativ synchron mit dem Auf- und Abziehen der Wolken auf dem Planeten zu verlaufen. Allerdings liegt zwischen dem Höhepunkt des Sonnenzyklus und der Häufigkeit der Wolken auf Neptun eine Zeitspanne von zwei Jahren. Die Änderungen werden durch die fotochemischen Reaktionen verursacht, die hoch in der oberen Atmosphäre des Neptun stattfinden und Zeit brauchen, um die Wolkenbildung zu verursachen.
Eine Zunahme des UV-Sonnenlichts kann zwar mehr Wolken und Dunst erzeugen, diese aber auch verdunkeln und damit die Gesamthelligkeit des Neptun verringern . Stürme auf dem Neptun, die aus der tiefen Atmosphäre aufsteigen, wirken sich auf die Wolkendecke aus, haben aber nichts mit den fotochemisch erzeugten Wolken zu tun. Dies kann die Untersuchungen zur Korrelation mit dem Sonnenzyklus erschweren. Zudem will das Forschungsteam herausfinden, wie lange die derzeitige Abwesenheit von Wolken andauern wird.
Zur Studie
Die Studie wurden in der November-2023-Ausgabe des Fachmagazins Icarus veröffentlicht: Evolution of Neptune at near-infrared wavelengths from 1994 through 2022(öffnet im neuen Fenster) (Entwicklung von Neptun bei Wellenlängen im nahen Infrarot von 1994 bis 2022).