Neptun: Forscher beobachten rätselhafte Veränderung

Der achte Planet Neptun ist wie Jupiter und Saturn ein Gasplanet. Auf ihm ist es bitterkalt, denn Neptun empfängt nur wenig Wärme von der Sonne, da er sie in einem großen Abstand umläuft. Neptun ist mit Minusgraden zwischen -201°C bis -218°C einer der kältesten Orte des Sonnensystems. Astronomen haben nun aber eine erstaunliche Entdeckung gemacht.

17 Jahre lang hat ein internationales Team von Astronomen und Astronominnen Neptun mit bodengestützten Teleskopen untersucht. Unter anderem erfasste das Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) die Temperaturen in der Atmosphäre des Gasplaneten. Dabei entdeckten sie einen überraschenden Rückgang der globalen Temperaturen sowie eine dramatische Erwärmung am Südpol des Neptun.

„Diese Veränderung war unerwartet“, sagt Michael Roman, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der University of Leicester, Großbritannien. „Da wir Neptun während seines südlichen Frühsommers beobachtet haben, haben wir erwartet, dass die Temperaturen langsam ansteigen und nicht abnehmen.“

Temperaturen auf dem Neptun sinken

Frühjahr, Sommer, Herbst und Winter – wie die Erde erlebt auch der Neptun Jahreszeiten, wenn er die Sonne umkreist. Allerdings unterscheidet sich die Dauer einer Jahreszeit deutlich von der Erde. 40 Jahre verweilt Neptun in einer Sommer- oder Winterzeit. Ein Neptunjahr dauert 165 Erdjahre.

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Seit 2005 ist auf der südlichen Hemisphäre des Neptun Sommerzeit. Die Astronomen untersuchten, wie sich die Temperaturen nach der südlichen Sommersonnenwende verändern. 100 Wärmebilder haben sie dafür aus 17 Jahren ausgewertet.

Das Ergebnis zeigt, dass sich der größte Teil des Planeten trotz des beginnenden südlichen Sommers in den letzten zwei Jahrzehnten nach und nach abgekühlt hat. Die globale Durchschnittstemperatur von Neptun ist zwischen 2003 und 2018 um 8 °C gesunken. Doch die Astronomen und Astronominnen machten parallel eine andere erstaunliche Entdeckung.

Erstaunliche Erwärmung von Neptuns Südpol

Das Team war überrascht, als sie in den letzten beiden Jahren ihrer Analysen eine dramatische Erwärmung von Neptuns Südpol entdeckten. Hier stiegen die Temperaturen zwischen 2018 und 2020 um 11 °C an. Selbst der warme Polarwind des Planeten rechtfertigt diese schnelle Erwärmung des Pols nicht. Laut den Wissenschaftlern wurde so eine schnelle Erwärmung des Pols noch nie zuvor auf Neptun beobachtet.

„Unsere Daten decken weniger als die Hälfte einer Jahreszeit des Neptuns ab, sodass niemand erwartet hatte, große und schnelle Veränderungen zu sehen“, sagt Mitautor Glenn Orton, leitender Forscher am Jet Propulsion Laboratory (JPL) des Caltech in den USA.

Analyse mit Infrarotlicht

Die Messungen wurden durch Wärmebildkameras erzielt, die das von astronomischen Objekten ausgestrahlte Infrarotlicht analysieren. Für die Studie schauten sich die Wissenschaftler das Infrarotlicht an, das von einer Schicht der Neptunatmosphäre, der Stratosphäre, ausgestrahlt wird. Auf diese Weise machte sich das Team ein Bild von Neptuns Temperatur und deren Schwankungen während eines Teils seines südlichen Sommers. Generell stellt die Messung der Temperatur aufgrund der Entfernung (4,5 Milliarden Kilometer) eine Herausforderung dar.

„Diese Art von Untersuchung ist nur mit empfindlichen Infrarotbildern von großen Teleskopen wie dem VLT möglich, die Neptun präzise beobachten können, und diese stehen erst seit etwa 20 Jahren zur Verfügung“, sagt Mitautor Leigh Fletcher, Professor an der Universität von Leicester.

Sehr klare Bilder lieferte das VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed (VISIR) Instrument am VLT der ESO in der chilenischen Atacamawüste. Die Größe des Spiegels sowie die Höhenlage des Teleskops verfügt über eine sehr hohe Auflösung und Datenqualität.

Neptun: Ursache der Temperaturschwankungen unklar

Für die Forschenden kommen die Temperaturschwankungen des Neptun unerwartet, sodass sie den Grund noch nicht benennen können. Eine Ursache können die Veränderungen in der Stratosphärenchemie des Neptun sein. Doch auch zufällige Wettermuster oder den Sonnenzyklus schließen die Astronomen nicht aus.

In Zukunft sollen Teleskope wie das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO Temperaturschwankungen noch präziser beobachten. Das James Webb Space Telescope soll neue Karten der Chemie und Temperatur in der Neptunatmosphäre liefern.

„Ich denke, dass der Neptun selbst für viele von uns sehr faszinierend ist, weil wir noch so wenig über ihn wissen“, sagt Roman. „Dies alles deutet auf einen komplexen Aufbau der Neptunatmosphäre hin und darauf, wie sie sich mit der Zeit verändert.“

Was ist das Besondere an Neptun?

Steckbrief

• Entfernung zur Sonne: 4,501 Milliarden Kilometer
• Dauer eines Umlaufs um die Sonne: 164,79 Erdjahre
• Äquatordurchmesser: 49528 Kilometer
• Acht Monde
• Vier Monde umkreisen ihn innerhalb seiner Ringe

Auf dem Gasplaneten herrschen Winde, die mit mehr als 2000km/h wehen. Neptun weist große dunkle Flecken auf seiner Oberfläche auf. Astronomen gehend davon aus, dass es sich um Stürme handelt. Zudem ist der Planet von zwei dicken und zwei schmalen Ringen umgeben.

Leben auf dem Neptun scheint unmöglich. Der Druck in der Atmosphäre ist so hoch, dass sich dort Diamanten aus kohlenstoffhaltigen Anteilen der Atmosphärengase bilden könnten – vergleichbar mit Schneeflocken aus Wasserdampf auf der Erde.

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