Neptun, der achte und letzte Planet der Sonne, ist bekannt für seine Spuren dünner weißer Wolken, die aus Kristallen gefrorenen Methans bestehen.
Starke Winde peitschen diese Wolken mit Geschwindigkeiten von mehr als 1.900 km/h über den Eisriesen – die schnellsten, die jemals im Sonnensystem gemessen wurden.
Doch eine neue Studie zeigt, dass sie inzwischen so gut wie verschwunden sind, eine Entwicklung, die die Wissenschaftler kurzzeitig verblüffte.
Experten haben inzwischen herausgefunden, dass die Wolken verschwinden und wieder auftauchen, je nachdem, wo sich die Sonne in ihrem 11-Jahres-Zyklus befindet – wenn ihr Magnetfeld umkehrt.
Sie entdeckten dies, nachdem sie Bilder des Hubble-Weltraumteleskops aus dem Jahr 1994 untersucht hatten.
Im Jahr 1989 lieferte die NASA-Raumsonde Voyager 2 die ersten Nahaufnahmen linearer, heller Wolken – die an Zirruswolken auf der Erde erinnern – hoch in der Neptunatmosphäre. Im Bild eine Ansicht von Neptun von Voyager 2, 1998
Zum ersten Mal seit fast drei Jahrzehnten Beobachtungen sind die auf Neptun beobachteten Wolken so gut wie verschwunden. Diese Bildsequenz des Hubble-Weltraumteleskops dokumentiert die Zunahme und Abnahme der Wolkendecke auf Neptun
Eine neue Studie, die die Ergebnisse beschreibt – unter der Leitung von Astronomen der University of California, Berkeley – wurde in der Zeitschrift Icarus veröffentlicht.
„Ich war überrascht, wie schnell die Wolken auf Neptun verschwanden“, sagte Imke de Pater, emeritierte Professorin für Astronomie an der UC Berkeley.
„Wir sahen im Wesentlichen einen Rückgang der Wolkenaktivität innerhalb weniger Monate.“
Neptun, der viertgrößte Planet unseres Sonnensystems, ist ein Eisriese – ein riesiger Planet, der aus einer dicken Suppe aus Wasser, Methan und Ammoniak besteht, die Wissenschaftler als „Eis“ bezeichnen.
Darüber, in seiner oberen Atmosphäre, befinden sich die charakteristischen wirbelnden Wolken des Planeten, die alle Farben des Spektrums im Sonnenlicht reflektieren und sie weiß machen.
Im Jahr 1989 lieferte die NASA-Raumsonde Voyager 2 die ersten Nahaufnahmen dieser hellen Wolken – die an Zirruswolken auf der Erde erinnern – hoch in der Neptunatmosphäre.
Eingehüllt in blaugrüne und kobaltfarbene Wolkenbänder sah der Planet wie ein blauer Bruder von Jupiter und Saturn aus, wobei das Blau auf die Anwesenheit seines Methans hinwies.
Um die Entwicklung der Neptunwolken zu überwachen, analysierten Forscher Bilder von Hubble.
Sie untersuchten auch Daten des kalifornischen Lick-Observatoriums zwischen 2018 und 2019 und des Keck-Observatoriums auf Hawaii von 1994 bis 2022.
Sie stellten fest, dass eine Fülle von Wolken, die normalerweise in den mittleren Breiten des Eisriesen zu sehen sind, im Jahr 2019 zu verblassen begannen – und seitdem sind sie nicht mehr so geworden, wie sie waren.
Ab Ende 2019 zeigte nur noch der Südpol Wolkenaktivität.
„Selbst jetzt, vier Jahre später, zeigen die jüngsten Bilder, die wir im vergangenen Juni aufgenommen haben, immer noch, dass die Wolken nicht wieder ihr früheres Niveau erreicht haben“, sagte Erandi Chavez vom Harvard Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts.
Eine fast 30-jährige Reihe von Beobachtungen zeigt, dass die Anzahl der Wolken nach einem Höhepunkt im Sonnenzyklus, bei dem das Aktivitätsniveau der Sonne über einen Zeitraum von 11 Jahren rhythmisch steigt und fällt, zunehmend zunimmt. Auf der vertikalen Achse ist die Stärke der ultravioletten Strahlung der Sonne aufgetragen. Unten ist der 11-Jahres-Zyklus von 1994 bis 2022 dargestellt. Die Hubble-Beobachtungen oben zeigen deutlich einen Zusammenhang zwischen der Wolkenhäufigkeit und dem Höhepunkt der Sonnenaktivität
Im Bild sind Bilder vom Keck-Observatorium (obere zwei Reihen) und vom Hubble-Observatorium (untere Reihe) zu sehen, die das charakteristische Aussehen von Neptun im Laufe der drei Jahrzehnte an Daten zeigen
„Das ist äußerst aufregend und unerwartet, insbesondere da Neptuns vorherige Periode geringer Wolkenaktivität bei weitem nicht so dramatisch und langanhaltend war.“
Die Daten zeigten auch einen Zusammenhang zwischen Neptuns verschwindenden Wolken und dem Sonnenzyklus – dem Zeitraum, in dem sich das Magnetfeld der Sonne alle 11 Jahre ändert, was zu Schwankungen der Sonneneinstrahlung führt.
Dies war überraschend, da Neptun der am weitesten von der Sonne entfernte Planet ist und nicht viel Sonnenlicht erhält – etwa nur 1/900 des Sonnenlichts, das wir auf der Erde haben.
Das Team fand heraus, dass zwei Jahre nach dem Höhepunkt des Sonnenzyklus immer mehr Wolken auf Neptun erscheinen.
Es wird angenommen, dass die UV-Strahlen der Sonne, wenn sie stark genug sind, eine photochemische Reaktion auslösen könnten, die Neptunwolken erzeugt.
Das Team fand außerdem einen positiven Zusammenhang zwischen der Anzahl der Wolken und der Helligkeit des Eisriesen durch das von ihm reflektierte Sonnenlicht.
Als das Reflexionsvermögen des Planeten im Jahr 2020 den niedrigsten jemals beobachteten Wert erreichte, verschwanden die meisten Wolken.
Die Studie deutet stark darauf hin, dass das globale wolkige Wetter auf Neptun durch die Sonnenaktivität bestimmt wird und nicht durch die vier Jahreszeiten des Planeten, die jeweils etwa 40 Jahre dauern.
Das Hubble-Teleskop wurde am 24. April 1990 mit der Raumfähre Discovery vom Kennedy Space Center in Florida gestartet
Neptun ist mehr als 30-mal so weit von der Sonne entfernt wie die Erde und der einzige Planet in unserem Sonnensystem, der mit bloßem Auge nicht sichtbar ist
Die Daten zeigten ein faszinierendes Muster zwischen Veränderungen in der Wolkendecke des Neptun und dem Sonnenzyklus – dem Zeitraum, in dem sich das Magnetfeld der Sonne alle 11 Jahre ändert, was zu Schwankungen der Sonneneinstrahlung führt
„Unsere Daten liefern den bisher stärksten Beweis dafür, dass die diskrete Wolkenbedeckung mit dem Sonnenzyklus zu korrelieren scheint“, heißt es in ihrer Arbeit.
Weitere Beobachtungen von Neptun seien auch erforderlich, um zu sehen, wie lange die derzeitige nahezu völlige Wolkenlosigkeit anhalten wird, fügen sie hinzu.
Dies könnte dazu beitragen, nicht nur das Verständnis von Neptun, sondern auch von Exoplaneten – Planeten außerhalb unseres Sonnensystems – zu vertiefen.
Dies liegt daran, dass Exoplaneten vermutlich Neptun-ähnliche Eigenschaften haben, etwa einen felsigen Kern, der von einer dichten Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium umgeben ist.
