«Хаббл» показал, как Уран меняется на протяжении 20 лет

Ледяной гигант Уран, чья ось вращения наклонена почти на 90 градусов, остается одним из самых странных и мало изученных объектов нашей Солнечной системы. Теперь, благодаря 20-летним наблюдениям космического телескопа Хаббл, опубликованным на сайте НАСА, ученые получили новые сведения о составе и динамике его атмосферы.

Команда под руководством Эриха Каркошки из Университета Аризоны, совместно с коллегами из Университета Висконсина, использовала инструмент STIS – спектрограф с изображением, который позволяет разделять свет на составляющие длины волн. Это дает возможность определить химический состав атмосферы и распределение аэрозолей, микроскопических частиц, образующих дымку. Основной компонент атмосферы Урана – водород и гелий, а добавление метана придает планете голубоватый оттенок, поскольку метан поглощает красные длины волн.

За период с 2002 по 2022 год Хаббл провел четыре серии наблюдений, фиксируя сезонные изменения планеты. Например, в 2002 году Уран напоминал «безликий сине-зеленый бильярдный шар», а затем, по мере приближения северного летнего солнцестояния к 2030 году, наблюдались изменения: аэрозольная дымка в северном полюсе значительно увеличилась, а метан оказался истощенным именно в полярных регионах.

Наблюдения показали, что распределение метана по планете неравномерно – в средней и низкой широтах его концентрация сохраняется, тогда как возле полюсов он остается на низком уровне. Это открытие важно, поскольку изменения в распределении метана дают ключ к пониманию атмосферной циркуляции Урана, а также могут служить моделью для изучения экзопланет схожего размера и состава.

«Мы впервые видим динамические изменения атмосферы и цвета Урана с таким высоким разрешением», – отмечают исследователи.

Они объясняют, что данные, полученные при помощи STIS, позволяют разделять изображения по диапазонам: в видимом свете (то, что видит человеческий глаз) Уран выглядит сине-зеленым, а в ложных цветах, собранных из наблюдений в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, яркость указывает на количество метана и мельчайших частиц или каплей, взвешенных в атмосфере.

Урану требуется примерно 84 земных года, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца. За два десятилетия наблюдений фиксировались изменения, связанные с переходом от южной зимы к северной весне, когда солнечное излучение начинает влиять на атмосферные потоки. В полярных регионах наблюдается нисходящий поток, тогда как в других местах – восходящий, что отражает сложные механизмы атмосферной циркуляции.

Полученные данные помогают астрономам понять, как Солнце влияет на атмосферу столь отдаленных объектов и как меняется распределение химических компонентов под воздействием солнечного излучения.

Астрономы подчеркивают, что долгосрочные наблюдения космическим телескопом Хаббл играют ключевую роль в раскрытии тайн нашей Солнечной системы, а новые методы спектрального анализа открывают окно в сложную динамику атмосфер Урана.