ALMA detekovala kyanovodík ve stratosféře planety Neptun

Astronomové využívající soustavu radioteleskopů ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) vytvořili detailní mapu intenzity a množství plynného kyanovodíku ve svrchní stratosféře Neptunu, osmé a nejvzdálenější planety od Slunce známé v naší planetární soustavě.

Na publikované fotografii v úvodu článku, která byla pořízena přes zelený a oranžový filtr úzkoúhlé kamery na palubě sondy NASA s názvem Voyager 2 je snímek, který byl pořízen ze vzdálenosti 7,1 miliónu kilometrů od planety, 4 dny a 20 hodin před největším přiblížením. Fotografie zachycuje Velkou tmavou skvrnu a její průvodce jako světlé šmouhy; na západním okraji je viditelný rychle se pohybující útvar označovaný jako Scooter (skútr) a malá tmavá skvrna. Tato oblaka byla pozorovatelná tak dlouho, dokud je mohly kamery sondy rozlišit.

Neptun je jedinou planetou Sluneční soustavy, která se nedá pozorovat pouhým okem bez dalekohledu, protože se nachází v extrémní vzdálenosti od Země. Jedná se o první matematicky předpovězenou planetu před jejím objevem.

Neptun obíhá kolem Slunce ve vzdálenosti téměř 4,5 miliardy kilometrů, přičemž jeden oběh vykoná za 165 roků. Je zajímavé, že velmi excentrická dráha Pluta přivádí trpasličí planetu dovnitř orbity Neptunu na dobu 20 let každých 248 pozemských roků.

Atmosféra Neptunu je tvořena převážně molekulárním vodíkem a atomy hélia a metanu. Modrá barva planety Neptun je důsledkem přítomnosti metanu v jejím ovzduší. Modro-zelená barva Uranu je také důsledkem atmosférického metanu, avšak Neptun je mnohem intenzivněji zbarvený, jasně modrý, proto zde musí být neznámá složka, která způsobuje mnohem intenzivnější zbarvení.

„Neptun obíhá kolem Slunce na vnějším okraji Sluneční soustavy a jeho atmosféra je složena převážně z vodíku a hélia, podobně jako další plynné planety Jupiter, Saturn a Uran,“ říká Takahiro Iino z University of Tokyo. „Co odlišuje planetu Neptun od jiných plynných planet, je podle dřívějších studií to, že má velké množství plynného kyanovodíku ve svrchní stratosféře.“

Astronomové analyzovali archivní data shromážděná radioteleskopem ALMA 30. dubna 2016. „Maximum intenzity kyanovodíku bylo zaregistrováno v okolí rovníku (přibližně 1,7 ppb), zatímco nejvíce ochuzeno bylo přibližně 60 stupňů jižně od rovníku (zhruba 1,2 ppb),“ říká Takahiro Iino. „Pro porovnání, 1 ppb znamená, že jedna molekula kyanovodíku je přítomná v jedné miliardě molekul atmosféry.“

Rozložení kyanovodíku v oblasti podobné pásu může být interpretováno buď jako vliv transportu dusíku z troposféry Neptunu v důsledku poledníkového proudění atmosféry, nebo náhodným zdrojem, jako jsou například srážky s kometami.

„Velké atmosférické proudy mohou uvést do pohybu nehomogenní prostorovou distribuci drah molekul v atmosféře planety. Například ozón v zemské atmosféře je distribuován rozdílným způsobem,“ říká astronom.

Ozón ve stratosféře Země je charakteristický pro svoji vysokou koncentraci ve vysokých šířkách. Je to v důsledku tendence směřování vzduchu z nižších zeměpisných šířek do vysokých zeměpisných šířek ve stratosféře, kde je ozón vytvářen.

Na tomto základě předpokládáme, že rozdílné koncentrace kyanovodíku na Neptunu by mohly být přisuzovány stratosférické cirkulaci. Vyjádřeno jinými slovy, cesta vzhůru je generována ve středních šířkách, kde je přítomnost kyanovodíku nejvíce ochuzena a potom zde dochází k transportu molekul dusíku, zdroje kyanovodíku, do stratosféry.

Tyto molekuly dusíku jsou dále transportovány směrem k rovníku a k jižnímu pólu, zatímco vytváření kyanovodíku fotochemickými reakcemi probíhá ve stratosféře.

„Naše studie silně podporuje možnost, že na Neptunu existuje masivní atmosférické proudění nebo všeobecná cirkulace, které vyvolává produkci kyanovodíku ve stratosféře,“ uzavírá Takahiro Iino.

Článek popisující objev byl publikován v časopise Astrophysical Journal Letters.

Zdroj: http://www.sci-news.com/astronomy/alma-hydrogen-cyanide-belt-stratosphere-neptune-09683.html a https://alma-telescope.jp/en/news/neptune-202105

autor: František Martinek