(This sequence of Hubble Space Telescope images chronicles the waxing and waning of the amount of cloud cover on Neptune. This long set of observations shows that the number of clouds grows increasingly following a peak in the solar cycle – where the Sun's level of activity rhythmically rises and falls over an 11-year period. The chemical changes are caused by photochemistry, which happens high in Neptune's upper atmosphere and takes time to form clouds. In 1989, NASA's Voyager 2 spacecraft provided the first close-up images of linear, bright clouds, reminiscent of cirrus clouds on Earth, seen high in Neptune's atmosphere. They form above most of the methane in Neptune's atmosphere and reflect all colors of sunlight, which makes them white. Hubble picks up where the brief Voyager flyby left off by continually keeping an eye on the planet yearly.
Credits: NASA, ESA, Erandi Chavez (UC Berkeley), Imke de Pater (UC Berkeley))
(This sequence of Hubble Space Telescope images chronicles the waxing and waning of the amount of cloud cover on Neptune. This nearly-30-year-long set of observations shows that the number of clouds grows increasingly following a peak in the solar cycle – where the Sun's level of activity rhythmically rises and falls over an 11-year period. The Sun's level of ultraviolet radiation is plotted in the vertical axis. The 11-year cycle is plotted along the bottom from 1994 to 2022. The Hubble observations along the top, clearly show a correlation between cloud abundance and solar peak of activity. The chemical changes are caused by photochemistry, which happens high in Neptune's upper atmosphere and takes time to form clouds.
Credits: NASA, ESA, LASP, Erandi Chavez (UC Berkeley), Imke de Pater (UC Berkeley))
해왕성은 지구보다 태양에서 30배 정도 멀리 떨어져 있기 때문에 도달하는 면적당 태양 에너지도 900분의 1 정도로 작습니다. 그런 만큼 태양 에너지가 기후에 미치는 영향이 적을 것 같지만, 최근 캘리포니아 대학의 과학자들은 그렇지 않다는 사실을 발견했습니다.
UC 버클리의 임케 드 파터 (Imke de Pater) 교수와 대학원생인 에란디 차베즈 (Erandi Chavez)는 허블 우주 망원경과 하와이의 켁 망원경, 캘리포니아의 릭 망원경을 이용해 해왕성의 구름이 11년 정도인 태양 주기와 함께 생성되고 사라진다는 의외의 사실을 확인했습니다.
아무리 상층 대기 온도가 영하 200도 이하인 극저온 천체라도 해왕성 역시 계절에 따라 태양 에너지를 더 받는 계절과 적게 받는 계절이 있습니다. 따라서 연구팀은 계절에 따라 구름의 패턴이 바뀔 것으로 생각하고 지난 30년의 데이터를 확인했습니다. 참고로 해왕성의 공전 주기는 164.8년이기 때문에 한 계절이 40년이 넘어 큰 변화는 기대할 수 없었습니다.
하지만 연구팀은 해왕성의 구름이 정확히 11년 주기의 태양 사이클과 일치하게 변했습니다. 태양 활동이 활발할 때 나오는 강력한 적외선과 고에너지 입자가 지구보다 30배 먼 거리에 있는 해왕성에 영향을 미치는 것입니다.
(Credits: NASA's Goddard Space Flight Center; Lead Producer: Paul Morris)
아마도 적외선이 상층 대기 입자를 자극해 여러 가지 분자를 만드는 것으로 추정되나 이 거리에서 어떻게 그런 일이 가능한지 놀라운 일입니다. 어쩌면 우리가 아직 알지 못하는 다른 이유가 있을지도 모릅니다.
다만 이번 연구가 해왕성의 구름이나 기상이 계절에 따라 달라질 수 있다는 점을 부인하지는 않습니다. 아직 한 계절도 온전히 지나지 않았기 때문입니다. 앞으로 해왕성에도 궤도 탐사선을 보낼 수 있다면 구름 생성의 미스터리에 대해 더 많은 것을 알아낼 수 있을 것입니다.
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