Zorze polarne Neptuna uchwycone przez teleskop Webba! Zobacz sam!

Zorze to efekt kolizji energetycznych cząsteczek – często pochodzących ze Słońca – z górnymi warstwami atmosfery planety. I to nie jest tylko "spektakl świateł", to także wgląd w ukryte procesy zachodzące w polu magnetycznym i jonosferze, warstwie atmosfery pełnej zjonizowanych cząstek. Na Ziemi zorzom często towarzyszą niemalże gonitwy barw – na Neptunie natomiast, to dowód na istnienie skomplikowanej, dynamicznej struktury magnetosfery, o której wiemy zaskakująco mało.

W przeszłości astronomowie tylko domyślali się obecności zórz na Neptunie – sygnały były niejednoznaczne, a urządzenia naziemne nie dawały szans na potwierdzenie tego stanu rzeczy. Przelot Voyagera 2 w 1989 roku dostarczył nam kilku wskazówek, ale brakowało technologii, która mogłaby uchwycić zjawisko w pełnej krasie. Neptun był  więc "podejrzanym" o obecność zórz, jednak pozostawał planetą pod tym względem wybitnie tajemniczą.

To, czego nie potrafił zrobić Voyager 2, udało się Webbowi: i to już w czerwcu 2023 roku (natomiast NASA informuje o tym teraz). Teleskop wykrył nie tylko samą zorzę, ale też charakterystyczną emisję cząsteczki H3+ – kationu trójwodorowego, uznawanego za jednoznaczny wskaźnik zaistnienia zorzy. To trochę, jak zdjęcia rentgenowskie atmosfery planety – pokazują, gdzie zachodzi transfer energii, jakie procesy ją kształtują i jak głęboko sięgają ich skutki.

Inaczej, niż na Ziemi

Zorze Neptuna nie występują przy biegunach, jak na Ziemi czy Jowiszu, ale na średnich szerokościach geograficznych – mniej więcej tam, gdzie na Ziemi znajduje się Ameryka Południowa. To efekt niezwykle odchylonego pola magnetycznego Neptuna, którego oś różni się od osi obrotu aż o 47 stopni. Innymi słowy, magnes tej planety jest poważnie skrzywiony, a jego bieguny magnetyczne "wędrują" w sposób, który sprawia, że zorze pojawiają się w miejscach zupełnie niespodziewanych z naszego punktu widzenia. To z kolei komplikuje modelowanie magnetosfery planety i zmusza naukowców do weryfikacji dotychczasowych teorii.

Czytaj dalej poniżej

Przyszłość budownictwa jest w drewnie. Chińska metoda zastąpi metal Patryk Łobaza

Tlen w najdalszej znanej galaktyce zaskoczył naukowców Jakub Szczęsny

To jednak nie wszystko. JWST umożliwił także pomiar temperatury górnej atmosfery Neptuna – pierwszy od czasów Voyagera. Wyniki są zdumiewające: atmosfera ochłodziła się o kilkaset stopni. W 2023 roku miała zaledwie połowę temperatury zarejestrowanej w 1989 roku. To właśnie ta niższa temperatura mogła przez dekady maskować zorze przed oczami naukowców. Chłodniejsza jonosfera to zwyczajnie słabsza emisja światła. A słabsza emisja... oznacza niewidoczność dla wcześniej użytych instrumentów. Przez ponad trzy dekady żyliśmy w błędnym przekonaniu o nieaktywności tej warstwy atmosfery.

Skąd tak drastyczna zmiana temperatury?

Jedna z hipotez mówi o wpływie aktywności słonecznej – a raczej jej braku – na wewnętrzne warunki atmosferyczne Neptuna. Inna sugeruje istnienie nieznanych jeszcze mechanizmów chłodzenia jonosfery, być może powiązanych z dynamiką samej planety. Naukowcy są zgodni w tym, że potrzebujemy więcej danych – najlepiej z całego 11-letniego cyklu słonecznego – byśmy mogli uzyskać pełen obraz.

Czytaj również: Satelity – żaglowce pomogą nam w prognozowaniu pogody… w kosmosie

Odkrycie zespołu Webba otwiera przed nami nowe możliwości badania interakcji wiatru słonecznego nawet z odległymi planetami. Neptun znajduje się ponad 30 razy dalej od Słońca niż Ziemia, a mimo wszystko, jego atmosfera reaguje dynamicznie na zmiany w aktywności słonecznej. To jednak dopiero początek nowej ery eksploracji gigantów takich, jak Neptun. Najważniejsze jednak, że zorze polarne na owej planecie nie są już hipotezą. I dobrze, bo na potwierdzenie czekaliśmy zdecydowanie zbyt długo!