Den här sammansatta bilden visar bilder av stormar på Neptunus från rymdteleskopet Hubble (vänster) och rymdfarkosten Voyager 2 (höger). The Hubble Wide Field Camera 3-bild av Neptunus, tagna i september och november 2018, visar en ny mörk storm (överst i mitten). På Voyager-bilden, en storm känd som den stora mörka fläcken (GDS) ses i mitten. Klockan är ca 13, 000 km gånger 6, 600 km i storlek -- lika stor längs sin längre dimension som jorden. De vita molnen som ses sväva i stormarnas närhet är högre på höjden än det mörka materialet. Kredit:NASA/ESA/GSFC/JPL.
Bilder tagna av rymdteleskopet Hubble dokumenterar bildandet av en stor mörk fläck på Neptunus för första gången, rapporterar forskare i en ny studie.
Som Jupiters stora röda fläck, Neptunus stora mörka fläckar är stormar som bildas från områden med högt atmosfärstryck. I kontrast, stormar på jorden bildas runt områden med lågtryck.
Forskare har sett totalt sex mörka fläckar på Neptunus under åren. Voyager 2 identifierade två stormar 1989. Sedan Hubble lanserades 1990, den har sett fyra till av dessa stormar.
I den nya studien, Planetforskare analyserade Hubbles foton av isjätten tagna under de senaste åren och skildrade tillväxten av en ny stor mörk fläck som blev synlig 2018.
Genom att studera sällskapsmoln som dök upp två år före den nya Great Dark Spot, forskarna drar slutsatsen att mörka fläckar har sitt ursprung mycket djupare i Neptunus atmosfär än man tidigare trott.
Hubble-bilderna hjälpte också forskarna att fastställa hur ofta Neptunus får mörka fläckar och hur länge de varar. De nya rönen ger forskare insikter om det inre arbetet hos de dåligt förstådda isjätteplaneterna men har också konsekvenser för att studera exoplaneter av liknande storlek och sammansättning.
"Om du studerar exoplaneterna och du vill förstå hur de fungerar, du måste verkligen förstå våra planeter först, sa Amy Simon, en planetforskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland och huvudförfattare till den nya studien publicerad idag i AGU:s tidskrift Geofysiska forskningsbrev . "Vi har så lite information om Uranus och Neptunus."
Den cykliska rörelsen av den stora röda fläcken avbildad av rymdfarkosten Cassini. Till skillnad från Neptunus, Tunna jetströmmar på Jupiter hindrar den stora röda fläcken från att bryta isär och från att ändra latitud; den roterar runt Jupiter men rör sig inte norrut eller söderut. Kredit:NASA.
En historia av mörka fläckar
Forskare såg först en stor mörk fläck på Neptunus 1989, när NASA:s Voyager 2-sond flög förbi den mystiska blå planeten. När rymdfarkosten zoomade förbi, den tog bilder av två gigantiska stormar som brygger på Neptunus södra halvklot. Forskare kallade stormarna "The Great Dark Spot" och "Dark Spot 2".
Bara fem år senare, rymdteleskopet Hubble tog skarpa bilder av Neptunus som avslöjade att både den stora mörka fläcken i jordstorlek och den mindre mörka fläcken 2 hade försvunnit.
"Det var verkligen en överraskning, " sa Simon. "Vi var vana vid att titta på Jupiters stora röda fläck, som förmodligen hade funnits där i mer än hundra år."
En ny Great Dark Spot dök upp på Neptune 2018, nästan identisk i storlek och form med den som Voyager såg 1989. Simon och hennes kollegor analyserade Hubble-bilder av en mindre mörk fläck som dök upp 2015 när de upptäckte små, ljusa vita moln i regionen där 2018 års stora mörka fläck senare skulle dyka upp.
"Vi var så upptagna med att spåra den här mindre stormen från 2015, att vi inte nödvändigtvis förväntade oss att se en annan stor så snart, sa Simon.
Molnen på hög höjd är uppbyggda av metaniskristaller, som ger dem sin karakteristiska ljusa vita färg. Forskare misstänker att dessa metanmoln följer stormarna som bildar mörka fläckar, svävar ovanför dem på samma sätt som linsformade moln täcker höga berg på jorden.
En vy av de första Great Dark Spot-forskarna som observerades på Neptunus. Kredit:NASA.
Livslängd för en plats
Simon och medförfattarna Michael Wong och Andrew Hsu vid University of California Berkeley spårade metanmolnen från 2016 till 2018. De fann att molnen var ljusast under 2016 och 2017, innan den nya stora mörka fläcken blev synlig.
Datormodeller av Neptunus atmosfär har visat ju djupare stormen är, desto ljusare är dess följemoln. Att dessa vita moln dök upp två år före den stora mörka fläcken och att de förlorade en del ljusstyrka när det blev synligt tyder på att mörka fläckar kan ha sitt ursprung mycket djupare i Neptunus atmosfär än man tidigare trott, enligt den nya studien.
Simon, Wong och Hsu använde också bilder från Hubble och Voyager 2 för att peka ut hur länge dessa stormar varar och hur ofta de inträffar. De rapporterar i en andra studie som publiceras i dag i Astronomisk tidskrift att de misstänker att nya stormar dyker upp på Neptunus vart fjärde till sjätte år. Varje storm kan vara i upp till sex år, även om tvååriga livslängder är mer sannolika, enligt fynden.
Mörkt mot rött
De nya rönen visar hur Neptunus stora mörka fläckar skiljer sig från Jupiters stora röda fläck. Den stora röda fläcken har observerats sedan åtminstone 1830 och kan bli upp till 350 år gammal. Tunna jetströmmar på Jupiter hindrar den stora röda fläcken från att bryta isär och från att ändra latitud; den roterar runt Jupiter men rör sig inte norrut eller söderut.
Men neptuniska vindar verkar i mycket bredare band runt planeten, så stormar som den stora mörka fläcken sakta glider över breddgrader. Dessa stormar svävar vanligtvis mellan västerutgående ekvatoriska vindstrålar och östblåsande strömmar på de högre breddgraderna innan starka vindar drar isär dem.
Planetforskare hoppas kunna studera förändringar i virvelns form och vindhastighet i stormar som bildar mörka fläckar. "Vi har aldrig direkt mätt vindar i Neptunus mörka virvlar, men vi uppskattar att vindhastigheterna är i bollplanet på 328 fot (100 meter) per sekund, ganska lik vindhastigheten inom Jupiters stora röda fläck, ", sa Wong. Mer frekventa observationer med Hubble kommer att hjälpa till att måla en tydligare bild av hur stormsystem på Neptunus utvecklas, han sa.
