Dvacetileté Hubbleovo zkoumání Uranu přináší nové poznatky o jeho atmosféře

Dvacetiletá Hubbleova studie planety Uran poskytla cenná data pro pochopení dynamiky atmosféry tohoto vzdáleného ledového obra, který může sloužit jako porovnávací objekt pro studium exoplanet podobné velikosti a složení.

Sloupce snímků ukazují změny Uranu během čtyř let, kdy Hubbleův přístroj STIS pozoroval Uran v průběhu 20letého období. Během této doby astronomové sledovali roční období Uranu, kdy jižní polární oblast (vlevo) tmavla a přecházela do zimního stínu, zatímco severní polární oblast (vpravo) se rozjasňovala, když se s blížícím se severním létem začala dostávat do přímějšího výhledu. Horní řádek ve viditelném světle ukazuje, jak se Uran jeví lidskému oku při pohledu i amatérským dalekohledem. Ve druhém řádku je obraz planety ve falešných barvách sestavený z pozorování ve viditelném a blízkém infračerveném světle. Barva a jas odpovídají množství metanu a aerosolů. Obě tyto veličiny nebylo možné rozlišit předtím, než byl STIS v roce 2002 poprvé zaměřen na Uran.

Obecně platí, že zelené oblasti značí méně metanu než modré, a červené oblasti nevykazují žádný metan. Červené oblasti se nacházejí na limbu, kde je stratosféra Uranu téměř zcela bez metanu. Dva spodní řádky ukazují šířkovou strukturu aerosolů a metanu odvozenou z 1000 různých vlnových délek (barev) od viditelné až po blízkou infračervenou oblast. Ve třetím řádku světlé oblasti označují oblačnější podmínky, zatímco tmavé oblasti představují méně oblačnosti. Ve čtvrtém řádku světlé oblasti označují úbytek metanu, zatímco tmavé oblasti ukazují plné množství metanu.

Ve středních a nízkých šířkách planety mají aerosoly a úbytek metanu svou vlastní šířkovou strukturu, která se během dvou desetiletí pozorování většinou příliš neměnila. V polárních oblastech se však aerosoly a úbytek metanu chovají velmi odlišně. Ve třetím řádku vykazují aerosoly v blízkosti severního pólu dramatický nárůst, který se během časného severního jara projevuje jako velmi tmavý a v posledních letech se mění na velmi světlý. Zdá se také, že aerosoly mizí na levé straně s tím, jak mizí sluneční záření. To je důkaz, že sluneční záření mění aerosolový opar v atmosféře Uranu. Na druhou stranu se zdá, že množství metanu zůstává v obou polárních oblastech poměrně vysoké po celou dobu pozorování.
Uran je ledová planeta o průměru asi čtyřikrát větším než Země. Jeho atmosféra je tvořena vodíkem a héliem, jen s trochou metanu, který jí dodává modrý nádech.

Uran „leží“ a otáčí se na boku a jeho magnetické pole je skloněné – je posunuté a nakloněné o 60 stupňů od rotační osy. Když v roce 1986 prolétla kolem Uranu sonda Voyager 2, pořídila detailní snímek této „nakloněné“ planety. To, co spatřila, připomínalo nevýraznou modrozelenou kulečníkovou kouli. Pro srovnání, Hubbleův teleskop zaznamenal dvacetiletý příběh sezónních změn v letech 2002 až 2022.

V tomto období tým astronomů pod vedením Ericha Karkoschky z Arizonské univerzity a Larryho Sromovského a Pata Frye z Wisconsinské univerzity použil Hubbleův spektrograf STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) k vytvoření přesného obrazu struktury atmosféry Uranu. Vědci pozorovali Uran čtyřikrát během dvacetiletého období: v letech 2002, 2012, 2015 a 2022.

Zjistili, že na rozdíl od podmínek na plynných obrech Saturnu a Jupiteru není metan na Uranu rozložen rovnoměrně. Místo toho je velmi nedostatkový v blízkosti pólů. Toto vyčerpání zůstalo v průběhu dvou desetiletí relativně konstantní. Struktura aerosolu a mlhy se však dramaticky měnila a výrazně se zjasnila v severní polární oblasti v době, kdy se planeta blíží k severnímu letnímu slunovratu v roce 2030.

Jeden oběh kolem Slunce trvá Uranu něco přes 84 pozemských let. Během dvou desetiletí tak tým pozoroval převážně jen jaro na severní polokouli, kdy se Slunce přesouvá od polohy přímo nad rovníkem Uranu k téměř přímému ozařování jeho severního pólu v roce 2030.

„Pozorování Hubbleova teleskopu naznačují, že v tomto období docházelo na Uranu ke složité cirkulaci atmosféry,“ uvedli vědci. „Data, která jsou nejcitlivější na rozložení metanu, naznačují sestupné proudění v polárních oblastech a vzestupné proudění v ostatních regionech.“

Zdroj: https://www.sci.news/astronomy/hubble-atmospheric-composition-dynamics-uranus-13789.html a https://phys.org/news/2025-03-hubble-year-uranus-yields-atmospheric.html

autor: František Martinek