Bewolking Neptunus beïnvloed door zonnecyclus
Het blijkt dat de 11-jarige afwisseling in kracht van de zonnestraling tijdens de zonnecyclus, de wolkenvorming op de verste planeet in het zonnestelsel, Neptunus, beïnvloedt. Dat houdt in dat dat op aarde - en daarmee op het klimaat - ook het geval zal zijn.
1. Zonnecyclus laat de wolken op Neptunus verschijnen en verdwijnen.
Scientias, 19-08-2023, door Jeanette Kras
De wolken op Neptunus komen en gaan, maar waardoor dat gebeurt, was tot nu toe een raadsel. Astronomen hebben nu ontdekt dat de elfjarige cyclus van de zon er de oorzaak van is.
Elke ongeveer elf jaar keert de polariteit van de magnetische velden van de zon om. Dat gaat gepaard met hevige zonnevlammen en een toename van het aantal zonnevlekken. Op het moment dat de activiteit piekt, storten de magnetische velden in en draaien de polen om. Dan komt de zon weer tot rust om uiteindelijk weer aan een nieuwe cyclus te beginnen.
Heel ver van de zon
Dat dit invloed heeft op de wolken van Neptunus, is opmerkelijk, omdat de planeet zo ongelooflijk ver van de zon af staat. Slechts 0,1 procent van het zonlicht dat de Aarde bereikt, komt op Neptunus aan. En toch worden de wolken op de planeet beïnvloed door de zonneactiviteit en niet door de vier seizoenen, die op Neptunus ieder zo'n veertig jaar duren.
De ontdekking ging niet over één nacht ijs: de Hubble, NASA's beroemde ruimtetelescoop, heeft Neptunus zeker dertig jaar geobserveerd. Daarnaast zijn er data van het W. M. Keck Observatory in Hawai gebruikt, plus observaties van het Lick Observatory in Californië.
Wolken weg
Daardoor zagen de astronomen in 2019 de wolken vrij plotseling wegtrekken. "Ik was verbaasd hoe snel wolken verdwijnen op Neptunus," zegt Imke de Pater, emerita professor aan UC Berkeley. "We zagen binnen een paar maanden de wolkenactiviteit inzakken." En die wolken keerden niet zomaar terug.
"Zelfs nu nog, vier jaar later, zien we op de meest recente beelden van afgelopen juni dat de wolken nog niet op hun oude niveau zijn," vertelt onderzoeker Erandi Chavez. "Dit is buitengewoon spannend en onverwacht, zeker omdat de vorige periode waarin er weinig wolken op Neptunus waren, lang niet zo heftig was en veel korter duurde."
Woest weer
De beelden van onder meer de Hubble onthullen een intrigerend wolkenpatroon gebaseerd op de seizoenen én de zonnecyclus. Als het woest weer is op de zon stroomt er meer intense uv-straling het zonnestelsel in. De onderzoekers ontdekten dat twee jaar na de piek van de zonnecyclus het aantal wolken op Neptunus toeneemt. Ook bleek er een verband tussen het aantal wolken en de helderheid van de ijsreus door het zonlicht dat op de planeet reflecteert.
Dertig jaar wolken op Neptunus.
Afbeelding: NASA, ESA, Erandi Chavez (UC Berkeley), Imke de Pater (UC Berkeley)
"Deze opmerkelijke data leveren het sterkste bewijs tot nu toe, dat de dikte van het wolkendek op Neptunus samenhangt met de zonnecyclus," zegt De Pater. "Onze bevindingen ondersteunen de theorie dat de uv-straling van de zon, als die maar sterk genoeg is, een fotochemische reactie in gang kan zetten, waardoor wolken ontstaan op de planeet."
Vertraging
Aangezien een zonnecyclus elf jaar duurt, waren de wetenschappers wel even bezig om een verband aan te tonen met de wolken op Neptunus. Ze volgden gedurende 29 jaar 2,5 cycli aan wolkenactiviteit. In deze periode nam de helderheid van de planeet toe in 2002 en dimde weer in 2007. De planeet werd weer helder in 2015 en donkerder in 2020, toen het aantal wolken een dieptepunt bereikte.
De helderheid van Neptunus die wordt veroorzaakt door de zon, lijkt in dezelfde mate toe- en af te nemen als de wolken op de planeet, al zit er wel enige vertraging in: de piek van de zonnecyclus komt twee jaar voor de piek van het wolkendek op Neptunus. Dat komt doordat er een fotochemische reactie plaatsvindt in de bovenste laag van de atmosfeer van Neptunus en het duurt even voor er dan wolken worden gevormd.
Nog veel te leren
"Het is fascinerend dat we telescopen op Aarde kunnen gebruiken om het klimaat te bestuderen van een wereld die miljarden kilometers bij ons vandaan is," zegt astronoom van het Keck Observatory, Carlos Alvarez. "Technologische vooruitgang en betere observatiemogelijkheden hebben ervoor gezorgd, dat we betere modellen konden maken van de atmosfeer van Neptunus. Die waren van belang om de samenhang te begrijpen tussen het klimaat van de ijsreus en de zonnecyclus."
De wolken op Neptunus in relatie tot de zonnecyclus.
Afbeelding: NASA, ESA, LASP, Erandi Chavez (UC Berkeley), Imke de Pater (UC Berkeley)
Maar de astronomen begrijpen nog lang niet alles. Zo kan een toename van de uv-straling van de zon meer wolken produceren, maar ze ook donkerder maken en zo de helderheid van Neptunus juist verminderen. Stormen op Neptunus hebben ook invloed op het wolkendek, maar zijn niet gerelateerd aan fotochemisch geproduceerde wolken. Die kunnen daardoor correlatiestudies met de zonnecyclus compliceren. Ook zijn er nog meer waarnemingen van Neptunus nodig om te zien hoe lang de huidige bijna afwezigheid van wolken duurt.
Neptunus versus exoplaneten
"We hebben al meer wolken gezien op de meest recente Keck-beelden, die in dezelfde tijd zijn gemaakt als waarin de James Webb-telescoop de planeet observeerde. Deze wolken zijn vooral waargenomen op noordelijke breedtegraden en op grote hoogte, precies zoals verwacht na de geobserveerde toename van uv-straling in de afgelopen twee jaar," zegt De Pater.
De gecombineerde data van de Hubble, James Web en de twee observatoria op aarde, zullen ook in de toekomst nog veel nieuwe gegevens opleveren over het dynamische bestaan van de planeet. Zo leren we niet alleen Neptunus beter begrijpen, maar mogelijk ook verre exoplaneten, aangezien er waarschijnlijk velen zijn die op Neptunus lijken.
Bron:
"Evolution of Neptune at near-infrared wavelengths from 1994 through 2022" - Icarus
2. Neptunusbewolking houdt verband met de zonnecyclus
Allesoversterrenkunde.nl, 17-08-2023
Deze reeks Hubble-opnamen laat zien hoe de hoeveelheid bewolking op Neptunus op en neer gaat. De meeste bewolking ontstaat na een piek in de zonneactiviteit.
(NASA, ESA, LASP, Erandi Chavez (UC Berkeley), Imke de Pater (UC Berkeley))
Astronomen hebben een verband ontdekt tussen de veranderende wolkenrijkdom van Neptunus en de 11-jarige zonnecyclus - de afwisselend toe- en afnemende activiteit van de zon. De ontdekking is gebaseerd op drie decennia aan waarnemingen van Neptunus (Icarus, 9 juni, 2023).
Planeetwetenschappers zijn verrast door het verband tussen Neptunus en de zonne-activiteit, omdat het zonlicht ter plaatse van de verste planeet van ons zonnestelsel duizend keer zo zwak is als op aarde. Desondanks lijkt de wolkenvorming op Neptunus sterker samen te hangen met de zonneactiviteit dan met zijn eigen vier seizoenen, die elk ongeveer veertig jaar duren.
Om de evolutie van het wolkendek van Neptunus in kaart te brengen, hebben de astronomen opnamen van de planeet geanalyseerd die tussen 2002 zijn gemaakt met de Keck-telescopen op Hawaï, en gearchiveerde opnamen van de Hubble-ruimtetelescoop vanaf 1994 en gegevens van de Lick-sterrenwacht in Californië uit 2018 en 2019.
De beelden laten een intrigerend verband zien tussen de veranderingen in het wolkendek van Neptunus en de zonnecyclus, zoals die tot uiting komt in het aantal zonnevlekken en zonnevlammen. Naarmate deze cyclus vordert, bouwt het onstuimige gedrag van de zon zich op tot een maximum, totdat haar magnetische veld verzwakt en van polariteit omkeert. Dan zakt de zonneactiviteit terug naar een minimum en begint een nieuwe cyclus. Concreet betekent dit dat als de zon actief is, het zonnestelsel wordt overspoeld met intensere ultraviolette straling.
De astronomen hebben ontdekt dat er twee jaar na de piek van de zonnecyclus steeds meer wolken op Neptunus verschijnen. Bovendien lijkt er een correlatie te bestaan tussen het aantal wolken en het zogeheten albedo van deze ijzige planeet: de hoeveelheid zonlicht die hij weerkaatst.
Het albedo van Neptunus nam toe in 2002, vervolgens af in 2007, weer toen in 2025 en bereikte in 2020, toen de meeste wolken verdwenen, zijn laagste niveau ooit.
"Ik was verrast door hoe snel de wolken op Neptunus verdwenen," aldus Imke de Pater, emeritus hoogleraar astronomie aan de Universiteit van Californië te Berkeley (VS), en hoofdauteur van het onderzoek. "We zagen de wolkenactiviteit binnen een paar maanden afnemen."
De door de zon veroorzaakte veranderingen in het albedo van Neptunus lijken tamelijk synchroon te lopen met het komen en gaan van wolken op de planeet. Er is echter een tijdsverschil van twee jaar tussen de piek van de zonnecyclus en de hoeveelheid bewolking op Neptunus. Dat komt doordat de chemische reacties in de hoge atmosfeer van de planeet die verantwoordelijk zijn voor de wolkenvorming tijd nodig hebben om hun werk te doen. (EE)
Bron:
Neptune's Disappearing Clouds Linked to the Solar Cycle - Hubble ESA Information Centre
terug naar de vragenlijst
terug naar het weblog
^