Beelden gemaakt door de Hubble Space Telescope documenteren voor het eerst de vorming van een Grote Donkere Vlek op Neptunus, rapporteren onderzoekers in een nieuwe studie.

Zoals de grote rode vlek van Jupiter, De Grote Donkere Vlekken van Neptunus zijn stormen die ontstaan ​​uit gebieden met een hoge atmosferische druk. In tegenstelling tot, stormen op aarde ontstaan ​​rond lagedrukgebieden.

Wetenschappers hebben in de loop der jaren in totaal zes donkere vlekken op Neptunus gezien. Voyager 2 identificeerde twee stormen in 1989. Sinds de lancering van Hubble in 1990, het heeft nog vier van deze stormen bekeken.

In de nieuwe studie planetaire wetenschappers analyseerden Hubble's foto's van de ijsreus die de afgelopen jaren zijn gemaakt en legden de groei vast van een nieuwe Grote Donkere Vlek die in 2018 zichtbaar werd.

Door begeleidende wolken te bestuderen die twee jaar voor de nieuwe Grote Donkere Vlek verschenen, de onderzoekers concluderen dat donkere vlekken veel dieper in de atmosfeer van Neptunus ontstaan ​​dan eerder werd gedacht.

De Hubble-beelden hielpen de onderzoekers ook om vast te stellen hoe vaak Neptunus donkere vlekken krijgt en hoe lang ze duren. De nieuwe bevindingen geven wetenschappers inzicht in de innerlijke werking van de slecht begrepen ijsreuzenplaneten, maar hebben ook implicaties voor het bestuderen van exoplaneten van vergelijkbare grootte en samenstelling.

"Als je de exoplaneten bestudeert en je wilt begrijpen hoe ze werken, je moet eerst onze planeten begrijpen, " zei Amy Simon, een planetaire wetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland en hoofdauteur van de nieuwe studie die vandaag is gepubliceerd in het tijdschrift van AGU Geofysische onderzoeksbrieven . "We hebben zo weinig informatie over Uranus en Neptunus."

Een geschiedenis van donkere vlekken

Wetenschappers zagen voor het eerst een Grote Donkere Vlek op Neptunus in 1989, toen NASA's Voyager 2-sonde langs de mysterieuze blauwe planeet vloog. Terwijl het ruimtevaartuig voorbij zoemde, het maakte foto's van twee gigantische stormen die op het zuidelijk halfrond van Neptunus brouwen. Wetenschappers noemden de stormen "The Great Dark Spot" en "Dark Spot 2".

Slechts vijf jaar later, de Hubble-ruimtetelescoop maakte scherpe beelden van Neptunus, waaruit bleek dat zowel de Grote Donkere Vlek ter grootte van de aarde als de kleinere Donkere Vlek 2 waren verdwenen.

"Het was zeker een verrassing, "Zei Simon. "We waren gewend om naar Jupiters Grote Rode Vlek te kijken, die er vermoedelijk al meer dan honderd jaar was."

In 2018 verscheen er een nieuwe Grote Donkere Vlek op Neptunus, bijna identiek in grootte en vorm aan degene die de Voyager in 1989 zag. Simon en haar collega's analyseerden Hubble-beelden van een kleinere donkere vlek die in 2015 verscheen toen ze kleine, helderwitte wolken in de regio waar later de Grote Donkere Vlek van 2018 zou verschijnen.

"We waren zo druk bezig met het volgen van deze kleinere storm vanaf 2015, dat we niet per se verwachtten zo snel weer een grote te zien, " Simon zegt.

De wolken op grote hoogte bestaan ​​uit methaanijskristallen, waardoor ze hun karakteristieke helderwitte kleur krijgen. Wetenschappers vermoeden dat deze methaanwolken de stormen begeleiden die donkere vlekken vormen, boven hen zweven zoals lenticulaire wolken hoge bergen op aarde bedekken.

Levensduur van een plek

Simon en co-auteurs Michael Wong en Andrew Hsu van de University of California Berkeley volgden de methaanwolken van 2016 tot 2018. Ze ontdekten dat de wolken het helderst waren in 2016 en 2017, voordat de nieuwe Grote Donkere Vlek zichtbaar werd.

Computermodellen van de atmosfeer van Neptunus hebben aangetoond hoe dieper de storm, hoe helderder zijn metgezel wolken. Dat deze witte wolken twee jaar voor de Grote Donkere Vlek verschenen en dat ze wat helderheid verloren toen het zichtbaar werd, suggereert dat donkere vlekken veel dieper in de atmosfeer van Neptunus kunnen ontstaan ​​dan eerder werd gedacht, volgens de nieuwe studie.

Simon, Wong en Hsu gebruikten ook beelden van Hubble en Voyager 2 om vast te stellen hoe lang deze stormen aanhouden en hoe vaak ze voorkomen. Ze rapporteren in een tweede studie die vandaag is gepubliceerd in de Astronomisch Tijdschrift dat ze vermoeden dat er elke vier tot zes jaar nieuwe stormen op Neptunus komen. Elke storm kan tot zes jaar duren, hoewel een levensduur van twee jaar waarschijnlijker is, volgens de bevindingen.

Donker versus rood

De nieuwe bevindingen laten zien hoe de Grote Donkere Vlekken van Neptunus verschillen van de Grote Rode Vlek van Jupiter. De Grote Rode Vlek wordt al sinds 1830 waargenomen en kan wel 350 jaar oud zijn. Dunne jetstreams op Jupiter zorgen ervoor dat de Grote Rode Vlek niet uit elkaar valt en van breedte verandert; het draait rond Jupiter maar beweegt niet naar het noorden of zuiden.

Maar Neptuniaanse winden werken in veel bredere banden rond de planeet, dus stormen zoals de Grote Donkere Vlek drijven langzaam over breedtegraden. Deze stormen zweven meestal tussen westelijke equatoriale windstralen en naar het oosten blazende stromingen op de hogere breedtegraden voordat sterke wind ze uit elkaar trekt.

Planetaire wetenschappers hopen vervolgens veranderingen in de vorm van de vortex en windsnelheid te bestuderen in stormen die donkere vlekken vormen. "We hebben nooit direct de wind gemeten in de donkere draaikolken van Neptunus, maar we schatten dat de windsnelheden in de marge van 100 meter per seconde liggen, vergelijkbaar met windsnelheden binnen de Grote Rode Vlek van Jupiter, " zei Wong. Frequentere observaties met behulp van Hubble zullen een duidelijker beeld geven van hoe stormsystemen op Neptunus evolueren, hij zei.