Pierwszy tak szczegółowy obraz jonosfery

Międzynarodowy zespół astronomów obserwował Urana przez niemal pełen obrót planety, wykorzystując instrument NIRSpec na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Badacze rejestrowali bardzo słabą poświatę cząsteczek znajdujących się tysiące kilometrów ponad warstwą chmur.

Reklama

Analiza danych pozwoliła odtworzyć strukturę atmosfery aż do wysokości około 5000 km nad wierzchołkami chmur. Ten obszar, zwany jonosferą, to miejsce, gdzie gaz ulega jonizacji i zaczyna silnie oddziaływać z polem magnetycznym planety.

Pomiary wykazały, że: najwyższe temperatury występują na wysokości 3000–4000 km, maksymalna gęstość jonów pojawia się około 1000 km nad chmurami, parametry atmosfery zmieniają się w zależności od długości geograficznej, co jest związane ze złożoną geometrią pola magnetycznego Urana. Jak podkreślają naukowcy, to pierwszy raz, gdy górną atmosferę tej planety udało się zobaczyć w trzech wymiarach.

Uran wciąż się ochładza

Reklama

Dane z Webba potwierdziły również długoterminowy trend ochładzania się górnej atmosfery Urana, obserwowany od początku lat 90. Średnia zmierzona temperatura wyniosła około 426 kelwinów (czyli około 150°C) i okazała się niższa niż wartości uzyskiwane wcześniej przez teleskopy naziemne oraz wcześniejsze misje kosmiczne. To ważna wskazówka dotycząca bilansu energetycznego planety – jednego z kluczowych zagadnień w badaniach lodowych olbrzymów.

Zorze i niezwykłe pole magnetyczne

Obserwacje ujawniły także dwa jasne pasy zórz polarnych w pobliżu magnetycznych biegunów Urana. Pomiędzy nimi naukowcy zauważyli obszar o osłabionej emisji i mniejszej gęstości jonów. Podobne struktury obserwuje się na Jowiszu i są one związane z przebiegiem linii pola magnetycznego, które kierują ruchem naładowanych cząstek.

Magnetosfera Urana należy do najbardziej niezwykłych w Układzie Słonecznym. Jej oś jest silnie nachylona i przesunięta względem osi obrotu planety. W efekcie zorze przemieszczają się po powierzchni w bardzo złożony sposób – a nowe dane pokazują, że wpływ tej nietypowej geometrii sięga głęboko w górne warstwy atmosfery.

Dlaczego to ważne?

Choć Uran znajduje się daleko od Ziemi i był odwiedzony tylko raz przez sondę Voyager 2, jego badania mają znaczenie wykraczające poza nasz Układ Słoneczny. Planety o podobnych rozmiarach należą do najczęściej odkrywanych typów egzoplanet. Dokładne poznanie struktury i bilansu energetycznego Urana pomaga naukowcom: lepiej zrozumieć fizykę lodowych olbrzymów, interpretować obserwacje planet krążących wokół innych gwiazd oraz przygotować się do przyszłych misji badawczych.

Nowe obserwacje wykonano 19 stycznia 2025 roku w ramach programu obserwacyjnego JWST, podczas 15-godzinnej sesji. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Geophysical Research Letters.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba to wspólne przedsięwzięcie NASA, Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) oraz Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej (CSA) – i jak pokazują najnowsze odkrycia, jego możliwości wciąż otwierają zupełnie nowe perspektywy w badaniach planet.

Źródło: Europejska Agencja Kosmiczna (ESA)