Tag: Neptun

Czy Tryton w końcu odpowie na pytanie: „Czy jesteśmy sami?”

Radosław B. AMBROŻY

Niedawno zbadaliśmy, jak i dlaczego lodowy księżyc Saturna, Enceladus, może odpowiedzieć na odwieczne pytanie: “Czy jesteśmy sami?”. Dzięki wewnętrznemu oceanowi i gejzerom lodu wodnego, które wystrzeliwują dziesiątki kilometrów w przestrzeń kosmiczną, która rzekomo zawiera składniki życia, ten mały księżyc może być głównym celem przyszłych misji astrobiologicznych. Ale Enceladus nie jest jedynym miejscem w naszym Układzie Słonecznym z aktywnymi gejzerami, ponieważ inny mały księżyc w pobliżu krawędzi Układu Słonecznego również ma podobne cechy. To największy księżyc Neptuna, Tryton, który tylko raz odwiedziła sonda Voyager 2 należąca do NASA w 1989 roku. Ale czy gejzery Trytona to jedyne cechy, które czynią go dobrym celem dla astrobiologii i wyszukiwania życia poza Ziemią?

Tryton może być ‘światem oceanów’, księżycem, który ma stałą skorupę lodową nad płynną wodą podpowierzchniową oceanu. Jeśli tak jest i jeśli pewnego dnia będziemy w stanie dotrzeć do tego oceanu i znaleźć życie, rozszerzyłoby to strefę nadającą się do zamieszkania do Pasa Kuipera, a nie tylko do wewnętrznego Układu Słonecznego. Ma to głębokie implikacje, zarówno w naszym Układzie Słonecznym, jak i na egzoplanetach.powiedziała dr Candice Hansen-Koharchek, która jest planetologiem i była przedstawicielem zespołu ds. Misje Voyagera.

Ze względu na swoje gejzery, które Voyager 2 zidentyfikował jako ciemne smugi, Tryton jest dopiero trzecim znanym ciałem planetarnym w Układzie Słonecznym, które jest aktywne wulkanicznie, poza Ziemią i najbardziej wewnętrznym księżycem galileuszowym Jowisza, Io. W przeciwieństwie do gejzerów na Enceladusie, które uważa się za spowodowane ogrzewaniem pływowym, gejzery Trytona są wynikiem ogrzewania słonecznego, gdzie słabe światło słoneczne docierające do księżyca powoduje powolne topnienie zamrożonego azotu na powierzchni i ostatecznie erupcję. Aktywna geologia wyjaśnia również brak kraterów na jego powierzchni i okazuje się, że Tryton posiada inną cechę podobną do Ziemi.

Tryton ma atmosferę azotu, która sezonowo zamarza w czapy polarne. Ziemia ma również głównie azotową atmosferę – czy możesz sobie wyobrazić, co by było, gdyby nasza atmosfera zamarzła na ziemię w zimie?! Chociaż atmosfera Trytona jest rzadka, wieją wiatry i rozrzucają cząsteczki po powierzchni.powiedział dr Hansen-Koharchek.

Jak wspomniano, Voyager 2 jest jedynym statkiem kosmicznym, który odwiedził Trytona, ale inna misja NASA, znana jako TRIDENT, została wybrana jako finalista w 2020 roku, aby zbadać Trytona z bliska po raz pierwszy od 1989 roku, ale ostatecznie została pominięta w końcowej rundzie selekcji przez NASA w 2021 r.

Trójząb ustaliłby istnienie podpowierzchniowego oceanu – to pierwszy krok w rozpoznaniu oceanicznego świata. Trident posiadał spektrometr bliskiej podczerwieni, który pozwoliłby nam po raz pierwszy zmapować rozkład lodu (N2, CH4, CO, CO2 i H2O) na jego powierzchni (Voyager nie posiadał spektrometru bliskiej podczerwieni, więc wszystko, co wiemy o składzie, to to, co możemy zebrać z Ziemi).powiedział dr Hansen-Koharchek.

Na razie Tryton krąży wokół Neptuna w pobliżu krawędzi Układu Słonecznego z jego aktywnymi gejzerami, azotową atmosferą i prawdopodobnie wewnętrznym oceanem. Kiedy odwiedzimy go ponownie i czy ten aktywny księżyc jest siedliskiem życia, jakie znamy dzięki swoim unikalnym cechom? Wtedy odpowiemy na pytanie dotyczące Trytona: „Czy jesteśmy sami w Układzie Słonecznym?”

Nowy obraz Webba uchwycił najczystszy widok pierścieni Neptuna od dziesięcioleci

Radosław B. AMBROŻY

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba NASA pokazuje swoje możliwości bliżej domu dzięki swojemu pierwszemu obrazowi Neptuna. Webb nie tylko uchwycił najczystszy obraz pierścieni tej odległej planety od ponad 30 lat, ale jego kamery ukazują lodowego olbrzyma w zupełnie nowym świetle. Najbardziej uderzający na nowym zdjęciu Webba jest wyraźny obraz pierścieni planety – niektóre z nich nie zostały wykryte od czasu, gdy NASA Voyager 2 stał się pierwszym statkiem kosmicznym, który zaobserwował Neptuna podczas przelotu w 1989 roku . Oprócz kilku jasnych, wąskich pierścieni, obraz Webba wyraźnie pokazuje słabsze pasma pyłowe Neptuna.

Minęły trzy dekady, odkąd ostatni raz widzieliśmy te słabe, zakurzone pierścienie, a po raz pierwszy widzimy je w podczerwieni.zauważa Heidi Hammel, ekspert ds. systemów Neptuna i interdyscyplinarny naukowiec z firmy Webb.

Niezwykle stabilna i precyzyjna jakość obrazu Webba pozwala na wykrycie tych bardzo słabych pierścieni tak blisko Neptuna. Neptun fascynuje naukowców od czasu jego odkrycia w 1846 roku. Położony 30 razy dalej od Słońca niż Ziemia Neptun krąży w odległym, ciemnym regionie zewnętrznego Układu Słonecznego. W tej ekstremalnej odległości Słońce jest tak małe i słabe, że w samo południe na Neptunie przypomina mroczny zmierzch na Ziemi.

Ta planeta jest scharakteryzowana jako lodowy olbrzym ze względu na chemiczny skład jej wnętrza. W porównaniu do gazowych gigantów, Jowisza i Saturna, Neptun jest znacznie bogatszy w pierwiastki cięższe niż wodór i hel. Jest to łatwo widoczne w charakterystycznym niebieskim wyglądzie Neptuna na zdjęciach z Teleskopu Kosmicznego Hubble’a przy widzialnych długościach fal, spowodowanym przez niewielkie ilości gazowego metanu.

Webb’s Near-Infrared Camera (NIRCam) obrazuje obiekty w zakresie bliskiej podczerwieni od 0,6 do 5 mikronów, więc Neptun nie wydaje się Webb niebieski. W rzeczywistości gaz metanowy tak silnie pochłania światło czerwone i podczerwone, że planeta jest całkiem ciemna na tych długościach fal w bliskiej podczerwieni, z wyjątkiem miejsc, w których występują chmury na dużych wysokościach. Takie chmury lodu metanowego są widoczne jako jasne smugi i plamy, które odbijają światło słoneczne, zanim zostaną wchłonięte przez metan. Obrazy z innych obserwatoriów, w tym Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i Obserwatorium WM Kecka, zarejestrowały te szybko ewoluujące cechy chmur na przestrzeni lat.

Bardziej subtelnie, cienka linia jasności okrążająca równik planety może być wizualną sygnaturą globalnej cyrkulacji atmosferycznej, która napędza wiatry i burze Neptuna. Atmosfera opada i ogrzewa się na równiku, a zatem świeci w podczerwieni bardziej niż otaczające, chłodniejsze gazy. 164-letnia orbita Neptuna oznacza, że ​​jego biegun północny, u góry tego zdjęcia, jest po prostu niewidoczny dla astronomów, ale zdjęcia Webba wskazują na intrygującą jasność w tym obszarze. Znany wcześniej wir na biegunie południowym jest widoczny z punktu widzenia Webba, ale po raz pierwszy Webb ujawnił otaczający go ciągły pas chmur na dużych szerokościach geograficznych.

Webb uchwycił także siedem z 14 znanych księżyców Neptuna. Nad portretem Neptuna Webbem dominuje bardzo jasny punkt świetlny z charakterystycznymi skokami dyfrakcyjnymi widocznymi na wielu zdjęciach Webba, ale to nie jest gwiazda. Jest to raczej duży i niezwykły księżyc Neptuna, Tryton.

Pokryty zamarzniętym połyskiem skondensowanego azotu, Triton odbija średnio 70 procent padającego na niego światła słonecznego. Na tym zdjęciu znacznie przewyższa on Neptuna, ponieważ atmosfera planety jest zaciemniona przez absorpcję metanu na tych długościach fal bliskiej podczerwieni. Tryton okrąża Neptuna po niezwykłej orbicie wstecznej (wstecznej), co prowadzi astronomów do spekulacji, że księżyc ten był pierwotnie obiektem pasa Kuipera, który został grawitacyjnie schwytany przez Neptuna. W nadchodzącym roku planowane są dodatkowe badania Webba zarówno Trytona, jak i Neptuna.

info: NASA

Tak, na Uranie i Neptunie naprawdę jest “diamentowy deszcz”

Radosław B. AMBROŻY

Na pierwszy rzut oka Uran i Neptun to po prostu nijakie, nudne kule nieciekawych cząsteczek. Ale pod zewnętrznymi warstwami tych światów kryje się coś spektakularnego: nieustanny deszcz diamentów.

“Lodowe olbrzymy” mogą wyczarować obraz stworzenia w stylu Tolkiena. Nazwy “lodowe olbrzymy” astronomowie używają do kategoryzowania najbardziej zewnętrznych planet Układu Słonecznego, Urana i Neptuna.

Jednak mylące jest to, że nazwa nie ma nic wspólnego z lodem z jakim mamy do czynienia i jaki rozumiemy lód na Ziemi. Rozróżnienie wynika z tego, z czego zbudowane są te planety. Gazowe olbrzymy tego systemu, Jowisz i Saturn, zbudowane są prawie w całości z gazu: wodoru i helu. To dzięki szybkiej akrecji tych pierwiastków te ogromne planety zdołały powiększyć się do swoich obecnych rozmiarów.

Natomiast Uran i Neptun składają się głównie z wody, amoniaku i metanu. Astronomowie powszechnie nazywają te cząsteczki “lodami”, ale tak naprawdę nie ma ku temu dobrego powodu, z wyjątkiem tego, że kiedy planety powstały po raz pierwszy, te pierwiastki prawdopodobnie miały postać stałą.

Głęboko pod zielonymi lub niebieskimi wierzchołkami chmur Urana i Neptuna jest dużo wody, amoniaku i metanu. Ale te lodowe olbrzymy prawdopodobnie mają skaliste rdzenie otoczone pierwiastkami, które prawdopodobnie są skompresowane do egzotycznych stanów kwantowych. W pewnym momencie to kwantowe dziwactwo zamienia się w superciśnieniową “zupę”, która generalnie rozrzedza się, im bliżej powierzchni się zbliżasz.

Ale prawdę mówiąc o wnętrzach lodowych olbrzymów wiemy niewiele. Od ostatnich otrzymanych dokładniejszych danych i zdjęć minęło 30 lat, kiedy Voyager 2 leciał w swoją historyczną misję. Od tego czasu Jowisz i Saturn gościły wiele sond orbitujących, ale nasze postrzeganie Urana i Neptuna ograniczały się do obserwacji teleskopowych.

Aby spróbować zrozumieć, co jest wewnątrz tych planet, astronomowie i planetolodzy muszą zebrać te skąpe dane i połączyć je z eksperymentami laboratoryjnymi, które próbują odtworzyć warunki panujące we wnętrzach tych planet. Również modelowanie matematyczne pomaga astronomom zrozumieć, co dzieje się w danej sytuacji na podstawie ograniczonych danych. I to dzięki połączeniu modelowania matematycznego i eksperymentów laboratoryjnych zdaliśmy sobie sprawę, że Uran i Neptun mogą mieć tak zwany “deszcz diamentowy”.

Pomysł “diamentowego deszczu” został po raz pierwszy zaproponowany przed misją Voyager 2, która rozpoczęła się w 1977 roku. Rozumowanie było dość proste: wiemy, z czego zbudowane są Uran i Neptun, i wiemy, że im głębiej w planetę się wejdziesz, tym rzeczy stają się gorętsze i gęstsze . Modelowanie matematyczne pomaga uzupełnić szczegóły, takie jak to, że najbardziej wewnętrzne obszary płaszcza tych planet prawdopodobnie mają temperaturę około 7000 kelwinów (6727 stopni Celsjusza) i ciśnienie 6 milionów razy wyższe od ziemskiej atmosfery.

Te same modele mówią nam, że najbardziej zewnętrzne warstwy płaszcza są nieco chłodniejsze — 2000 K (1727 st. C — i nieco mniej intensywnie pod ciśnieniem (200 000 razy większym od ciśnienia atmosferycznego Ziemi). Dlatego naturalnym jest pytanie: co dzieje się z wodą , amoniakiem i metanem w takich temperaturach i ciśnieniach?

Zwłaszcza w przypadku metanu, wysokie ciśnienie może rozbić cząsteczkę, uwalniając węgiel. Węgiel następnie znajduje swoich braci, tworząc długie łańcuchy. Długie łańcuchy następnie ściskają się, tworząc krystaliczne wzory, takie jak diamenty. Gęste formacje diamentowe opadają następnie przez warstwy płaszcza, aż robi się zbyt gorąco, gdzie odparowują i unoszą się z powrotem, powtarzając cykl – stąd termin “diamentowy deszcz”.

Najlepszym sposobem na potwierdzenie tego pomysłu byłoby wysłanie sondy na Urana lub Neptuna. To nie będzie możliwe w najbliższym czasie, więc musimy wybrać drugą najlepszą drogę: eksperymenty laboratoryjne.

Opierając się na wszystkim, co wiemy o składzie lodowych gigantów, ich wewnętrznych strukturach, wynikach eksperymentów laboratoryjnych i naszych modelach matematycznych, “diamentowy deszcz” jest bardzo realny.

informacja: Space.com