Jak prozkoumat atmosféru Neptunu a Uranu?

V roce 1995 vstoupilo do atmosféry Jupiteru speciální pouzdro, které několik měsíců předtím uvolnila sonda Galileo. Tohle pouzdro mělo kromě jiného prozkoumat, jaké tepelné procesy pohání cirkulaci atmosféry v obří atmosféře. Od té doby ale uplynulo v řekách už hodně vody a technika se posunula o velký kus vpřed. Na Goddardově středisku v Greenbeltu (stát Maryland) nyní odborníci pracují také na projektu, jehož výsledkem by měl být menší a schopnější radiometr (konkrétně typ NFR – net flux radiometer).

Tento přístroj dokáže vědcům říct, kde v atmosféře dochází k ohřívání a kde k ochlazování. Díky těmto údajům by bylo možné definovat roli ohřevu slunečním zářením nebo vlastní vnitřní aktivitou a zjistit, jak se tyto vlivy podílí na pohybu atmosféry. Nová generace radiometru je speciálně vyvíjena ke studiu atmosfér tzv. ledových obrů, tedy planet Uranu a Neptunu, ovšem může být použita na jakémkoliv tělese s atmosférou.

Uran nasnímaný Voyagerem 2

Uran nasnímaný Voyagerem 2
Zdroj: https://upload.wikimedia.org

Ze všech planet v naší soustavě jsou ledoví obři nejméně prozkoumaní. Svůj vliv na tom má jejich vzdálenost od Země, která s sebou přináší dlouhé přeletové časy. Sedmou a osmou planetu od Slunce zatím zblízka vyfotila jediná sonda – Voyager 2 v letech 1986 a 1989. Zjištěné informace však nemůžeme porovnávat s tím, co zjistily sondy Galileo u Jupiteru a Cassini u Saturnu. Jednak kvůli technologickému pokroku, který dělí tyto sondy, ale i proto, že Voyager kolem obou světů jen proletěl, zatímco Galileo i Cassini byly na oběžné dráze. Je samozřejmě rozdíl, když máte data z několika dní blízkého přiblížení, nebo z několika let na oběžné dráze.

Vedoucí zmíněného týmu z Goddardova střediska, Shahid Aslam, přiznává, že u Uranu a Neptunu čeká mnoho věcí na objevení. Proto s kolegy pracuje na přístroji nové generace, který vytváří s dotacemi programu NASA PICASSO (Planetary Concepts for the Advancement of Solar System Observations – Planetární koncepty pro pokrok ve výzkumu Sluneční soustavy). Vědci už teď vědí, že plášť obou modrých planet je tvořen různými ledy – vodním, metanovým i čpavkovým. Naopak jejich atmosféra obsahuje molekulární vodík, helium a plynný metan. Uran a Neptun se od Jupiteru a Saturnu liší i v dalších ohledech.

Když teploty padají až pod -200 °C, čpavek tuhne a vytváří krystaly, které padají atmosférou dolů. V tu chvíli získává dominantní postavení metan, který dává planetám modrou barvu. Ačkoliv Uran a Neptun mají podobné koncentrace metanu v atmosféře, každá z nich vypadá trochu jinak. Uran je spíše mlhavě modro-nazelenalý, kdežto Neptun má sytě modrou barvu. Předpokládá se, že tuhle sytě modrou barvu dodává zdejší atmosféře nějaká dosud neznámá složka.

Neptun vyfocený sondou Voyager 2

Neptun vyfocený sondou Voyager 2
Zdroj: https://upload.wikimedia.org

Uran také nedisponuje vnitřním zdrojem tepla. Jeho chladná mračna se nikdy nevyhoupnou nad mlhavou horní vrstvu. Oproti tomu Neptun vyzařuje zhruba stejné množství energie, jaké dostává od Slunce. Díky této vnitřní energii je Neptun aktivní, má dynamickou atmosféru s tmavými pásy a jasnými mraky zmrzlého metanu a vířících bouří.

Jelikož se k ledovým obrům nevydala žádná specializovaná mise, jsou detaily procesů, které pohání tyto atmosférické jevy, zahaleny tajemstvím. O jejich odhalení by se mohl postarat právě nově vyvíjený přístroj. Jedná se o technologického nástupce přístroje podobného typu, který sbíral informace o podmínkách v atmosféře Jupiteru, než byl v roce 1995 zničen jupiterovou atmosférou. Během 58 minut dlouhé vědecké fáze měl přístroj net flux radiometer za úkol měřit záření, které se k planetě dostalo od Slunce, ale i teplo generované planetou samotnou. Měření z obou směrů pomohlo vědcům vypočítat rozdíl mezi těmito zdroji.

Přístroj navíc získal informace o detailech spojených s ohříváním a chladnutím atmosféry. V údajích byly objeveny informace o vrstvě mraků a jejich chemickém složení. „Z tohoto typu dat můžete zjistit hodně věcí – především pak zdroje planetárního záření a místa, kam tato energie plyne,“ říká Aslam. Stejně jako v případě pouzdra mise Galileo by měl mít i nově vyvíjený přístroj sebevražednou misi. Počítá se s jeho vstupem do atmosféry Uranu či Neptunu, aby mohl při průchodu touto neprobádanou oblastí nasbírat potřebné informace s požadovanou přesností. „Dostupné materiály, filtry, elektronické detektory, letové počítače i systémy správy a zpracování dat se všechny vylepšily. Bezesporu máme k dispozici mnohem lepší technologie. Je jasné, že přišel čas vyvinout novou generaci tohoto přístroje pro budoucí atmosférická pouzdra,“ dodává Aslam.

Jedna z možných podob teoretické mise Uranus Pathfinder z roku 2013

Jedna z možných podob teoretické mise Uranus Pathfinder z roku 2013
Zdroj: http://3.bp.blogspot.com/

Místo pyroelektrických detektorů použité při misi Galileo by se měly například používat infratermočlánky (thermopile sensors), které převádí teplo (infračervené záření) do podoby elektrických signálů. Výhoda tohoto systému spočívá v tom, že je méně náchylný k rušení a elektronickému šumu. Aslamův tým také přidal další dva infračervené kanály pro měření tepla, takže momentálně systém pracuje se sedmi. Kromě toho se podařilo přidat další dva úhly pohledu, které umožní sbírat světlo na potřebných vlnových délkách a upřesnit model rozptylu světla. Když se světlo v jednom zorném poli rozptýlí kvůli interakci s aerosoly a ledovými částicemi, pak může tento rozptyl kontaminovat měření v jiných zorných polích. Vědci by pak získali deformovaný obraz toho, co se ve skutečnosti děje.

Detailní pohled na možnou podobu teoretické mise Uranus Pathfinder z roku 2013

Detailní pohled na možnou podobu teoretické mise Uranus Pathfinder z roku 2013
zdroj: http://3.bp.blogspot.com/

Aby toho nebylo málo, tak by měl nový přístroj mít užší zorné pole, díky kterému bude moci prozkoumat jemnější detaily o oblačnosti i jednotlivých vrstvách atmosféry během průchodu pouzdra touto oblastí. Důležité je i to, že přístroj je výrazně menší a má využívat moderní integrované obvody, které umožní rychlé zpracování dat.

Vývoj nových generací vědeckých přístrojů je samozřejmě užitečný a můžeme říct, že i nezbytný. Pokud totiž budeme mít k dispozici nové a přesnější vědecké přístroje, budeme mít v ruce pádný důvod, proč připravovat sondu, která by se vydala k jednomu z ledových obrů – ideálně pak dvě identické sondy, z nichž každá by zamířila k jedné planetě. Bohužel však zatím všechny plány na průzkum Uranu a Neptunu zůstávají jen ve fázi návrhů a projektů. Při pohledu na seznam schválených misí, které se chystají na realizaci, nenajdeme žádnou, která by mířila k těmto málo prozkoumaným tělesům.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://i.pinimg.com/originals/bb/34/5c/bb345c516fdb602847993cb66fc0b4cf.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/Uranus2.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/56/Neptune_Full.jpg
http://3.bp.blogspot.com/…/s400/orbiter+with+SEP+stage.bmp
http://3.bp.blogspot.com/…/1mYxfCrdkUs/s400/Orbiter+concept.bmp

Jak prozkoumat atmosféru Neptunu a Uranu?, 5.0 out of 5 based on 20 ratings
Pin It
(Visited 2 695 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (20 votes cast)
(Visited 2 695 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


15 komentářů ke článku “Jak prozkoumat atmosféru Neptunu a Uranu?”

  1. Alois napsal:

    Modrou atmosféru mají ve Sluneční soustavě další dvě tělesa. Složení těchto atmosfér je velice dobře známo z čehož plyne, že modrá barva Neptunovy atmosféry zas tak velkou záhadou není.

    • Vojta napsal:

      To má háček. Oxid uhličitý na Neptunu vymrzne, takže v atmosféře ho moc nebude. Kyslík je dost těžký a navíc se v atmosféře s vysokým obsahem metanu a vodíku asi těžko udrží.

      • Petr Šída napsal:

        Kyslík tam hlavně vůbec nevznikne, je čistě biogenní, takže, ač atmosféru země známe dobře, Neptun je záhadou

          • Petr Šída napsal:

            to je pěkná studie, jen mi tam schází několik drobností, jaké dosáhly koncentrace kyslíku fotochemickou cestou?, troufám si tvrdit, že dostat se tak na 20 % obsahu v atmosféře je nemožné

            za druhé mi tam schází jedna drobnost, atmosféra není izolovaná od povrchu a kyslík má tendenci reagovat se vším, co na povrchu najdeme, tyhle reakce spotřebovávaly dlouhodobě většinu biogenního kyslíku, vznikla tak např. většina ložisek železa

            fotochemicky tvořený kyslík se bude na jedné straně neustále doplňovat, na druhé straně ale taky spotřebovávat, jeho koncentrace by měly být velmi nízké

    • Jiří Kos napsal:

      Hádejte jaký je rozdíl mezi hodinkami a holinkami (připomínám, že obě se natahují, takže to “zas tak velkou záhadou není”).

    • malky napsal:

      Jaká dvě tělesa máte na mysli?

      • Vojta napsal:

        Vylučovací metodou jsem dospěl k Zemi a Marsu. I když tyto planety mají modrou atmosféru v podstatě jen při pohledu z povrchu. Při pohledu z vesmíru jejich atmosféra skoro není vidět (až na bílé mraky z ledových krystalků). Za převážně modrou barvu Země můžou oceány, tedy voda v kapalném skupenství a to by bylo na Neptunu také dost divné.

        • Petr Šída napsal:

          U Země to není o vodě, ale o lomu světla v atmosféře, modrá barva vody je odraz modré oblohy

          U Marsu se o modré obloze mluvit nedá jistě
          Taky by mě zajímalo, co má být to druhé

          Ale odpovědi se nedočkáme, Alois vždycky něco nastřelí a zpětná vazba chybí

          • Vojta napsal:

            Obloha na Marsu je opravdu modrá, pokud to nekazí prach (což většinou kazí). Není to tak výrazné jako na Zemi, ale modrá je.

            Barva oceánů není primárně určená odrazem oblohy (i když to má taky určitý vliv). To je totiž rozptýlené světlo a toho je mnohem méně než přímého. Také by všechny vodní plochy vypadaly stejně a moře by pod zataženou oblohou bylo šedivé a to určitě neplatí. Jde o to, že voda pohlcuje nejvíc červené barvy spektra a modré nejméně, takže po rozptylu se zpět na povrch dostane nejvíc modré barvy. To platí, pokud voda neobsahuje příměsi (kal, řasy…), které jsou moc pěkně vidět na satelitních snímcích.

          • Petr Šída napsal:

            Aha, takže stejny efekt, jako u vzduchu, tak to se omlouvám, netušil jsem to

        • Dan napsal:

          Modrou atmosféru má kromě Země i Pluto. U toho Marsu bych trochu pochyboval, jestli se nejedná spíš o šedou.
          Ale opravdu, z barvy atmosféry si odvodit výsledek/složení a ohlásit, že je záhada vyřešena? To zavání takovou zkratkovitostí, že to snad ani nestojí za komentář. Na to, že pan Alois sice do témat rýpe, ale tak, že se o dané problematice člověk více zamyslí, je toto dosti slabý výstup, odpovídající času zveřejnění 🙂

  2. Kamil napsal:

    Mise k Uranu a Neptunu se prý odkládají kvůli nedostatku plutonia na termoelektrické články. Tak doufejme, že než se vyrobí, budou už aspoň v provozu ty těžké rakety, co zkrátí cestu.

    • frank napsal:

      Výroba v Oak Ridge byla v posledním roce značně urychlena ( cca 4x) , ale samozřejmě stále hrozí, že se tyto články ocitnout v palbě organizací, které jsou proti jaderným technologiím jak na Zemi tak v kosmu …

Zanechte komentář