Koja planeta se smatra „najdosadnijom“ u Sunčevom sistemu? Može li pogled sa Havaja ikako doprineti da se to mišljenje promeni? Može, ako je pogled uprt kroz 10–metarski tekelskop Keckove opservatorije, i to ka Uranu.
Kada je 1986. godine kosmička sonda „Voyager 2” proletela pored Urana, poslati portret planete bio je „nepopravljivo blag”, pružajući naučnicima veoma malo detalja o samoj planeti i njenoj atmosferi, dajući joj nezavidnu reputaciju najdosadnije planete u solarnom sistemu. Međutim, zahvaljujući novim naprednim tehnikama primenjenim na Keckovim oprervatorijama, Uran se ponovo našao u žiži – ovog puta na infracrvenim fotografijama visoke rezolucije – pružajući nam neverovatne detalje bizarnih vremenskih prilika na sedmoj planeti od Sunca.
Ove dve slike Urana, najoštrije i najdetaljnije ove planete do sada, pružaju nam nove detalje enigmatske planetne atmosfere. Severni pol Urana (desno na slikama) karakterišu jata konvektivnih tvorevina, kao i neobični školjkasti oblici oblaka koji pokrivaju ekvator planete.
Slike su objavljene prošlog meseca na sastanku Američkog astronomskog društva održanog u Nevadi i pružaju nam najbolji do sada uvid u složene i enigmatske meteorološke prilike na Uranu.
Plavo–zelena atmosfera planete nabijena je vodonikom, helijumom, amonijakom i metanom, glavnim gasovitim sastojcima Urana. Orkanski vetrovi duvaju uglavnom sa istoka na zapad brzinom od 900 km/h, iako je dostupna energija premala za njihovo nastajanje. Uranova atmosfera je praktično jednaka Neptunovoj i najhladnija je u solarnom sistemu, sa temperaturom površinskog sloja oblaka od samo 49 K (–224° C), što je dovoljno da se metan zaledi.
Veliki meteorološki sistemi, koji su uočeni na Uranu, pokazuju veoma čudna ponašanja, objašnjava nam Larry Sromovsky, planetni naučnik sa Univerziteta Wisconsin–Madison, vođa nove studije koja se trenutno radi na havajskom teleskopu Keck II.
„Neki od tih vremenskih sistema,“ naglašava Stromovsky, „ostaju nepokretni na velikim geografskim širinama i pokazuju velike varijacije u aktivnostima. Ostali se spuštaju ka ekvatoru planete, pokazujući velike promene u veličini i obliku. Preciznija merenja olujnih regiona koji okružuju ove masivne vremenske sisteme biće ključni za otkrivanje njihovih tajni“.
Da bi dobili bolju sliku o atmosferskim tokovima na Uranu, Sromovsky i njegove koleginice Pat Fry, takođe da istog fakulteta, Heidi Hammel sa Udruženja fakulteta za astronomska istraživanja (AURA), i Imke de Pater sa kalifornijskog Univerziteta Berkeley, koriste novu infracrvenu tehniku za detekciju manjih, široko raspoređenih meteoroloških struktura čije promene mogu da pomognu naučnicima da prate pravilnosti u orkanskim vetrovima tajanstvene planete.
„Uspeli smo da uočimo neke nove stvari koje su ranije bile pokrivene smetnjama,“ kaže Sromovsky, priznati naučnik zaposlen u fakultetskom Kosmičkom i inženjerijskom centru.
„Moja prva reakcija na prispele slike bila je’wow’, a onda je usledila i druga reakcija – ’WOW’“, priča Hammelova sa AURA, saradnica na projektu i stručnjak za astmosfere spoljnjih planeta solarnog sistema.
„Fotografije su otkrile zapanjujuću složenost Uranove atmosfere. Znali smo da je planeta aktivna, ali sve do nedavno veliki deo tih aktivnosti bio je maskiran šumovima prijemnog signala.“
Sromovsky objašnjava da je složenost Uranove meteorologije velika zagonetka za nas. Primarni pokretački mehanizam morao bi da bude solarna energija zato što ne postoji nijedan poznati interni izvor energije. „Ali tamo je Sunce 900 puta slabije nego na Zemlji jer je i planeta 30 puta dalja od Sunca od Zemlje, tako da ne bi trebalo da poseduje dovoljno energije za održavanje takvog sistema“.
„Zato Uranova atmosfera radi kao veoma efikasna mašina sa vrlo malim gubicima. Izgleda da male varijacije u sistemu koje smo do sada otkrili stoje u nekakvoj vezi sa time.“
Nove Keckove slike planete, prema izjavama Sromovskog, daju „najdetaljniju sliku Urana do sada dobijenu bilo kojim instrumentom sa bilo koje opservatorije. Nijedan drugi teleskop nije u stanju da da bolje rezultate.“
Sromovsky i kolege koriste Keck II, teleskop lociran na vrhu havajskog ugašenog vulkana Mauna Kea visokog preko 4 km, gde sakupljaju serije slika koje kombinovane pomažu da se dobijeni signali „pročiste“ od šumova i rasčlane vremenske strukture koje su inače sakrivene od nas.
Pomenuti teleskop je sagrađen donacijom od preko $70 tadašnjih miliona koje je 1985. godine dao 85–godišnji naftni biznismen Howard B. Keck. Njegova fondacija danas prevazilazi fond od preko milijardu dolara.
Tokom dve noći osmatranja pod idealnim uslovima, Sromovskijeva grupa uspeva da dobije takve slike planete koja daju čistu sliku zbivanja u oblacima planete, uključujući i nekoliko za naučnike potpuno nepoznatih. Grupa obično koristi dva različita filtera u pokušaju da okarakterišu ponašanje oblaka na različitim visinama.
„Glavni cilj nam je da otkrijemo više karakteristika oblaka nego ranije kada je to bilo nemoguće jer ih je bilo nemoguće uočiti. Sada će nam biti mnogo lakše da definišemo osnovna atmosferska kretanja.“
Među nove forme koje je otkrila Wisconcin grupa spada i venac „školjkastih“ oblaka južno od Uranovog ekvatora, kao i jata malih konvectivnih oblaka u regionu severnog pola planete, pojave koje nikada nisu otkrivene u južnim polarnim regionima.
„Radi se o vrlo asimetričnim pojavama,“ kaže naučnik iz Wisconsina. „Nešto se očigledno dešava veoma drugačije u tim polarnim regijama“.
Jedno od mogućih objašnjenja jeste da se metan premešta ka severnom polu atmosferskom pokretnom trakom i tamo izvire formirajući konvektivne oblike kakve je uočila grupa naučnika.
„Pojave nazvane ’popcorn’ [’kokice’] na Uranovom severnom polu jako me potsećaju na slike Saturna koje šalje ’Cassini’“, dodaje De Peterova.
Saturnov južni pol (onaj okrenut od Sunca) karakteriše polarni vrtlog, ili hariken, okružen brojnim malim strukturama oblaka koje indikuju snažnu konvektivnost, jako sličnim oblacima sa obilnim padavinama koji okružiju „oka“ harikena na Zemlji, primećuje ova naučnica. Njena grupa sugeriše da bi sličan fenomen mogao da postoji i na Neptunu, za šta im daju za trenutna pravo osmatranja treće najveće planete u našem sistemu.
„Verovatno ćemo uspeti da vidimo vrtlog na Uranovom polu čim nam uđe u vidno polje,“ kaže ona.
Obzirom da Uranova godina traje 84 puta duže od naše, Sromovsky smatra da su sve uočene pojave samo sezonski fenomeni, te da je njegova grupa nažalost jako daleko od utvrđivanja sezonskog trenda kretanja vetrova na Uranu.
„Uran se neprestano menja,“ kaže on. „Ne očekujem da će pojave koje sad pratimo na severnom polu ostati tu gde jesu.“
Traka školjkastih oblaka u blizini planetnog ekvatora možda ukazuje na atmosfersku nestabilnost ili vrtložne vetrove: „To je novina za nas i ne razumemo u potpunosti šta se tu dešava. Nismo nikada nešto slično videli na Uranu“.
Inače, slike Urana koje danas analiziraju naučnici širom sveta najbolje su ikad dobijene sa Zemlje.Dve objavljene slike su nastale od 117 fotografija načinjenih 25. jula 2012. godine (levo) i 118 fotografija od 26. jula (desno), sve načinjene near–infracrvenom kamerom NIRC2 teleskopa Keck II. NIRC2 je spregnuta sa Keckovim adaptivvnim optičkim sistemima, čiji je zadatak da ukloni većinu smetnji koje stvaraju dosadne Zemljine atmosferske turbulencije. Korišćena su dva različita near–infracrvena filtera. Jedan široki H filter od 1,6 mikrona je snimao slabe i jake apsorbcije gasovitog metana, dok je uski Hcont filter, slične talasne dužine, regisrovaosamo slabu apsorbciju metana. Koristeći te filtere zajedno, moguće je odrediti visinu oblaka, budući da je visina oblaka u korelaciji sa stepenom apsorbcije u atmosferi iznad oblaka.
Većina pojava na tim slikama suviše je suptilna i zahtevale su dugačke ekspozicije da bi bile uočljive naspram pozadinskog šuma. Ali tokom dužih ekspozicija, pojave su postajale zamagljene usled rotacije planete (oko 17 sati za džina koji je 60 puta veća od Zemlje!) i lokalnih vetrova. Da bi se izborili s tim, naučnici su pravili puno sika sa manjom ekspozicijom a zatim ukljanjali efekte rotacije i vetrova.
Za dobijanje boje, H slike su bile određene za plave i zelene boje, a Hcont slike za crvene. Na krajnjim slikama, bele pojave predstavljaju optički debele oblake na velikim visinama (poput kumulusnih oblaka na Zemlji), dok su sjajne plavo–zelene pojave visinske ali optički tanke oblačne naslage (lične cirusima na Zemlji). Crvenkaste nijanse predstavljaju dublje slojeve oblaka, dok tanki sjajni plavi luk levo na slici predstavlja glavni (ipsilon) Uranov prsten.
Na svakoj slici, severni pol je desno i malo ispod centra. Male konvektivne tačke uočene uglavnom u regionima od 55 stepeni pa do severnog pola, nisu uočene oko južnog pola kada je ovaj takođe Keckovim teleskopom sniman u istoj talasnoj dužini 2003. godine.
Snimak Urana koji je 2007. napravila Imke de Pater pokazuje daleko manje detalja na površini oblaka. Ovaj položaj planete je „normalan“ za nju, jer kao što znamo uranova osa je nagnuta pod uglom od 97,77°, tako osa rotacije skoro paralelna sa ravni Sunčevog sistema.
Ukratko o Uranu
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
