Miliardy kilometrów od nas zdarzyło się coś pięknego. Pokazał to teleskop Webba

Mowa o zorzy polarnej, która powstaje zazwyczaj w chwili, gdy strumień wiatru słonecznego lub innej naładowanej materii napotyka pole magnetyczne. Zorze, jako element pogody kosmicznej, obserwowane są jednak nie tylko na Ziemi, gdzie ich widoczność zależy od aktywności słonecznej. Nawet planety ze słabym lub praktycznie nieobecnym własnym polem magnetycznym wykazują ich obecność (Wenus, Mars), choć mechanizm powstawania jest trochę inny. Planetarne pole magnetyczne odgrywa za to dużą rolę w przypadku takich planet jak Jowisz, Saturn (na tych planetach zorze mogą być zjawiskiem trwałym, a nie chwilowym), Uran czy właśnie Neptun.

Do tej pory jednak nie udawało się nam dostrzec wyraźnie zorzy polarnej na tej najodleglejszej w planet, która znajduje się około 4,5 miliarda km od Słońca. Neptuna nie dojrzymy gołym okiem, potrzebny jest niewielki teleskop, a nawet wtedy będzie to tylko niebieska kropka. Teraz jednak nawet takie obserwacje są niemożliwe, gdyż Neptun znajduje w niewielkiej odległości kątowej od Słońca. Dopiero potężne instrumenty obserwacyjne z optyką adaptatywną, a także te znajdujące się w kosmosie, są w stanie pokazać nam dobrze spowijające Neptuna chmury.

Zdjęcie Neptuna z teleskopów VLT na Ziemi oraz fotografia wykonana z orbity przez teleskop Hubble'a. Zmiany w atmosferze planety są bardzo dynamiczne, dlatego trudno uchwycić ją identycznie różnymi instrumentami. (fot: ESO/NASA)

Zorza polarna na Neptunie

Dzięki teleskopowi Webba możemy zobaczyć także zorze polarne obejmujące sporą część planety. Tenże widok bardzo przypomina to, do czego jesteśmy przyzwyczajeni, czyli zieloną zorzową poświatę. Jednakże to tylko konsekwencja przetwarzania obrazu. Zorze polarne na Neptunie obserwowane były w istocie w świetle podczerwonym przez instrumenty Webba. To konsekwencja obecności kationów trójwodoru w atmosferze planety, który świeci w tej długości fal światła. To coś innego w porównaniu do zórz na Jowiszu i Saturnie, które widać najlepiej w ultrafiolecie, choć i tam powyższa forma wodoru jest obecna i traktowana jako wskaźnik aktywności zorzowej.

Warstwa chmur na Neptunie na zdjęciach z teleskopu Hubble'a i połączonych obrazach z Hubble'a i Webba. Dopiero w przypadku tego drugiego widać zorze polarne. (fot: Hubble/Webb)

Możliwość występowania zorzy polarnej na Neptunie postulowano już od dawna, gdy podczas przelotu w pobliżu tej planety w 1989 r. sonda Voyager 2 zarejestrowała pierwsze ślady takiej aktywności. Są one jednak bardzo słabe i jak twierdzi Henrik Melin z Northumbria University - dojrzenie zórz na Neptunie okazało się możliwe dopiero dzięki czułym instrumentom Webba. Co więcej, jak twierdzi Melin, w porównaniu z 1989 r. górna atmosfera Neptuna znacząco się oziębiła. A ponieważ widoczność zorzy zależy od temperatury w jonosferze planety, dwa razy niższa temperatura niż kiedyś (obecnie 358 K) jeszcze bardziej utrudnia obserwacje tego zjawiska. I to pomimo faktu, że pole magnetyczne Neptuna jest 27 razy silniejsze niż ziemskie. Jednakże Neptun jest około 30 razy dalej niż Ziemia od Słońca, co oznacza, że intensywność wiatru słonecznego jest tam mniejsza z kolei aż 900 razy.

Zorze na Neptunie mają też inną specyficzną cechę. Na Ziemi widoczność zorzy w regionach o małej szerokości geograficznej świadczy o bardzo silnej burzy geomagnetycznej i nie zdarza się zbyt często. Tymczasem na Neptunie zorze są widoczne właśnie w obszarach znajdujących się daleko od biegunów. To konsekwencja pola magnetycznego Neptuna. Jego oś jest odchylona o 47 stopni od osi obrotu planety (na Ziemi jest to tylko około 11 stopni). Sprawia to, że strumienie wiatru słonecznego, który dociera do Neptuna, są kierowane bliżej równika planety. I dlatego też na zdjęciu Neptun wydaje się być pokryty zorzami w dużym stopniu.

Źródło: NASA/Webb, inf. własna