Ученые получили уникальные снимки Урана благодаря его длинной орбите вокруг Солнца

Ученые НАСА впервые обнаружили убедительные доказательства существования полярного циклона на Уране. Изучая радиоволны, излучаемые ледяным гигантом, они заметили необычное явление на северном полюсе планеты. Полученные данные подтверждают общую закономерность для всех планет с плотной атмосферой в нашей Солнечной системе: независимо от того, состоят ли планеты в основном из горных пород или газа, их атмосферы демонстрируют признаки закручивающегося вихря на полюсах.


Ученым давно известно, что южный полюс Урана имеет спиралевидную форму. Снимок космического корабля НАСА «Вояджер-2», сделанный в 1986 году, показал, что ветры в полярном центре вращаются быстрее, чем над остальной частью полюса. Инфракрасные измерения «Вояджера» не выявили изменений температуры, но новые результаты, опубликованные в журнале Geophysical Research Letters, показали их наличие.

Для получения этих результатов ученые использовали огромные тарелки радиоантенн Very Large Array (VLA) в Нью-Мексико. Это одна из самых мощных радиоастрономических обсерваторий в мире, состоящая из 27 радиотелескопов диаметром 25 метров каждый. Они расположены по трем ветвям железнодорожных путей в форме буквы Y и могут перемещаться по ним для изменения конфигурации массива. Благодаря этому VLA может функционировать как один большой телескоп с переменным диаметром.

Используя VLA, ученые заглянули под облака ледяного гиганта и определили, что циркулирующий воздух на северном полюсе кажется теплее и суше — признаки сильного циклона. Собранные в 2015, 2021 и 2022 годах наблюдения проникли в атмосферу Урана глубже, чем когда-либо прежде.

Почему Уран стал более видимым

В наши дни Уран больше привлекает внимание благодаря положению планеты на орбите. Для этой внешней планеты оборот вокруг Солнца занимает 84 года, и в течение последних нескольких десятилетий полюса не были направлены на Землю. Примерно с 2015 года ученые стали лучше видеть и смогли глубже заглянуть в полярную атмосферу.

Ингредиенты для циклона

Циклон на Уране компактной формы с теплым и сухим воздухом в его ядре очень похож на те, что были обнаружены космическим аппаратом Кассини на Сатурне. Благодаря новым открытиям циклоны (которые вращаются в том же направлении, что и их планета) или антициклоны (которые вращаются в противоположном направлении) теперь идентифицированы на полюсах каждой планеты в нашей Солнечной системе, за исключением Меркурия, у которого нет существенной атмосферы.

Но, в отличие от земных ураганов, циклоны на Уране и Сатурне не образуются над водой (ни на одной из планет нет жидкой воды), и они не дрейфуют; они заперты на полюсах. Исследователи будут внимательно следить за развитием этого недавно открытого циклона Урана в ближайшие годы.

«Представляет ли наблюдаемое нами теплое ядро ​​ту же самую высокоскоростную циркуляцию, которую наблюдал „Вояджер“? Или в атмосфере Урана есть сложенные циклоны? Тот факт, что мы все еще узнаем такие простые вещи о том, как работает атмосфера Урана, действительно вдохновляет меня узнать больше об этой загадочной планете», — сказал ведущий автор Алекс Акинс из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии.

Уран — загадка для ученых

Уран — самая малоизученная из четырех газовых гигантов Солнечной системы. Его особенность заключается в том, что он лежит на боку: его ось наклона составляет 98 градусов, то есть его полюса почти параллельны плоскости орбиты. Это может быть результат столкновения с другим большим объектом рано в истории Солнечной системы.

Уран также имеет самый холодный климат среди планет: его средняя температура составляет около -216 °C. Его атмосфера состоит преимущественно из водорода и гелия с небольшим количеством метана, который придает ему голубой цвет. Уран имеет 27 известных спутников и 13 кольцевых систем.

В Десятилетнем обзоре планетарных наук и астробиологии Национальной академии 2023 года приоритетное внимание уделялось изучению Урана. Готовясь к такой миссии, ученые-планетологи сосредоточены на расширении своих знаний о системе таинственного ледяного гиганта.

Радиоастрономия — это не единственный способ изучать Уран. Ученые также используют оптические телескопы, которые наблюдают за планетой в видимом свете. Оптические телескопы могут показать цвет и форму облаков на Уране, а также его кольца и спутники. Оптические телескопы также могут обнаружить изменения в атмосфере планеты, вызванные сезонами или столкновениями с метеоритами.

Кроме того, ученые используют космические зонды для изучения Урана. Космический зонд — это беспилотный космический корабль, который летит к планете или ее спутнику и передает данные на Землю. Космический зонд может орбитировать вокруг планеты или пролетать мимо нее. Космический зонд может нести на борту разные инструменты для измерения параметров планеты, например, камеры, спектрометры, радары или датчики частиц.

Пока что единственным космическим зондом, который посетил Уран, был «Вояджер-2» в 1986 году. Он пролетел на расстоянии около 81 тысячи километров от планеты и сделал много открытий. Он обнаружил 10 новых спутников и две новые системы колец Урана. Он также подтвердил существование магнитного поля Урана и измерил его параметры. Он также сделал детальные снимки облаков на Уране и его крупных спутников.

Ученые надеются отправить новые космические зонды к Урану в будущем. Они хотят получить более подробную информацию о планете и ее окружении. Они также хотят понять происхождение и эволюцию Урана и его роли в Солнечной системе.