اکتشافات جدید هابل در مورد شرایط اقلیمی اورانوس و نپتون

پژوهش‌های کمتری روی بخش خارجی منظومه‌ی شمسی انجام شده است، اما در هفته‌های گذشته پژوهشگرها به‌دنبال حل رازهای این دو سیاره‌ رفته‌اند. درست در روز سال نو، فضاپیمای نیوهرایزنز ناسا برای اولین‌بار با یک جرم یخی به نام اولتیما تول مواجه شد. ستاره‌شناس‌ها یک قمر ناشناخته‌ی دیگر را هم در اطراف نپتون کشف کردند که هیپوکمپ نامیده شد.

براساس تصاویر جدید تلسکوپ فضایی هابل، انواع الگوهای آب و هوایی را می‌توان در جو اورانوس و نپتون پیدا کرد؛ اما از این یافته‌ها چه نتیجه‌ای می‌توان گرفت؟

نپتون و اورانوس، غول‌های یخی منظومه‌ی شمسی هستند. برخلاف غول‌های گازی یعنی مشتری و زحل میزان هیدروژن و هلیوم در اورانوس و نپتون کمتر است؛ از سوی دیگر تراکم موادی مثل متان، آب و آمونیاک بیشتر است.

اورانوس تنها سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی است که به‌دلیل انحراف محوری شدید، به پهلو می‌چرخد. تابستان در نیم‌کره‌ی شمالی اورانوس ۲۱ سال طول می‌کشد و نور خورشید در این مدت به‌صورت پیوسته بر قطب شمال این سیاره می‌تابد؛ درحالی‌که قطب جنوب سیاره در تاریکی مطلق قرار می‌گیرد.

تصویر خیالی از نپتون و قمر آن هیپوکمپ

گمان می‌رود دلیل انحراف محوری شدید اورانوس، برخورد با یک جرم بزرگ هم‌اندازه با زمین باشد که در اوایل شکل‌گیری این سیاره رخ‌ داده است. چنین برخوردی منجر به آزادسازی منابع عظیم گرما از این سیاره شده است و شکل‌گیری لایه‌ای از ذرات شد که نقش عایق را در این سیاره ایفا می‌کند (از خروج جریان گرمای داخلی این سیاره به فضا جلوگیری می‌کند).

از سوی دیگر نپتون هم که از چنین برخوردی جان سالم به در برده، از جریان گرمای داخلی برخوردار است. با اینکه اورانوس ۳۳ درصد به خورشید نزدیک‌تر است، هر دو سیاره دمای یکسانی دارند (تنها با چند درجه‌ی اختلاف).

شرایط آب‌وهوایی اورانوس

نبود جریان گرمای داخلی قابل‌توجه در اورانوس به‌معنی جو آرام‌تر اورانوس نسبت به جو نپتون است. در جو اورانوسی در زمستان، سردترین جو منظومه‌ی شمسی است. وقتی فضاپیمای وویجر ۲ در سال ۱۹۸۶ از اورانوس عبور کرد، این سیاره به شکل یک دیسک آبی یکنواخت بود. بااین‌حال دانشمندان متوجه شدند این دنیای به‌ظاهر مرده و سرد، جو به‌شدت پویایی دارد.

تصاویر تلسکوپ فضایی هابل از اورانوس در سال‌های مختلف

اما در تصاویر جدید دریافتی از تلسکوپ فضایی هابل، ابر سفید در قطب شمال این سیاره دیده شده که احتمالا ترکیبی از آمونیاک و یخ متان است. در لبه‌ی این سیستم ابری عظیم، یک ابر کوچک‌تر از یخ متان وجود دارد که دور لبه‌ی ابر بزرگ‌تر می‌چرخد. احتمالا این ساختارهای ابری، فصلی هستند و بر اثر تابش پیوسته‌ی نور خورشید به قطب شمال سیاره به وجود آمده‌اند.

دورتادور استوای اورانوس هم یک نوار باریک ابری وجود دارد (تصویر ذیل)، اگرچه علت باریکی این نوار ابری هنوز مشخص نیست. سرعت باد در اورانوس به‌شدت بالا است و به ۹۰۰ کیلومتر بر ساعت هم می‌رسد این سرعت می‌تواند ابرها را تا یک مسافت طولانی جابه‌جا کند. جو تمام سیاره‌ها از یک سیستم مدور عرضی جغرافیایی تشکیل شده است که نوار ابری را وارد عرض‌های جغرافیایی گسترده‌تر می‌کند. در نتیجه می‌توان گفت، علت باریکی ابرها وجود الگوهای چرخان یا عدم ثبات شیمیایی آن‌ها است.

اورانوس (چپ) و نپتون (راست)، تصاویر ثبت‌شده توسط تلسکوپ فضایی هابل

اگر بتوان به بازدید از اورانوس پرداخت، سرعت باد در فشار جوی برابر با سطح زمین به ۲۵۰ متر بر ثانیه می‌رسد که سه برابر از طوفان نوع پنج زمین سریع‌تر است. دما در این بخش اورانوس به منفی ۲۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد پس لباس گرم به همراه داشته باشید!

آب‌وهوای نپتون

سرعت و شدت بادهای نپتون دو برابر بادها و طوفان‌های اورانوس است. سرعت بادهای فراصوتی نپتون به بیش از ۲۰۹۲ کیلومتر بر ساعت می‌رسد و این سیاره دارای سیستم‌های طوفانی متعدد است. مشهورترین ویژگی طوفانی این سیاره، لکه‌ی سیاه بزرگ است که در سال ۱۹۸۹ توسط کاوشگر وویجر ۲ ثبت شد. مساحت این طوفان عظیم برابر یا یک‌ششم اندازه‌ی زمین است.

طوفان سیاه بزرگ نپتون

در آخرین تصاویر هابل، یک سیستم طوفانی متفاوت نزدیک به قطب شمال این سیاره رویت شده است که با ابرهای روشن تشکیل‌شده از کریستال یخی متان، احاطه شده بودند. دلیل تیرگی بیشتر این لکه‌ها نسبت به نقاط اطراف این است که این لکه‌ها حفره‌ها یا روزنه‌هایی به لایه‌های عمیق‌تر جو نپتون هستند، درست مانند چشم طوفان زمین که مانند روزنه‌ای برای رصد سطح زمین عمل می‌کنند.

تصویر جدید نپتون که توسط تلسکوپ فضایی هابل ثبت‌ شده است

به نظر می‌رسد این سیستم‌های طوفانی غول‌آسا مانند طوفان‌های مشتری و زحل بر اثر جریان گرمای داخل سیاره به وجود آمده باشند که از زمان تولد آن یعنی در ۴.۵ میلیارد سال پیش باقی مانده است. بازهم در اینجا بازدید از نپتون به‌دلیل دمای مشابه اورانوس و البته سرعت باد دو برابر اورانوس، مشکل‌ساز می‌شود. درواقع نپتون بادی‌ترین سیاره در منظومه‌ی شمسی است.

غول‌های یخی متداول‌ترین انواع سیاره‌های خارجی هستند (سیاره‌هایی که به دور ستاره‌هایی غیر از خورشید می‌چرخند). با دستیابی به اطلاعات بیشتر در مورد اورانوس و نپتون می‌توان به درک بهتری از سیاره‌های خارجی در کل کیهان رسید.

البته، بازدید انسان از این سیاره‌ها می‌تواند برنامه‌ی ایده‌آلی باشد اما متأسفانه علاوه‌بر مشکل مسافت، دماهای بسیار پائین و طوفان‌ها و بادهای قوی شرایط را برای بازدید انسان نامساعد می‌سازند؛ بنابراین فعلا باید به مشاهدات تلسکوپی، مانند تلسکوپ هابل در مورد این غول‌های یخی بسنده کرد.