Vanaf zijn uitkijkplaats hoog boven de atmosfeer van de aarde heeft de Hubble-ruimtetelescoop van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA de grote rondreis van dit jaar door het buitenste zonnestelsel voltooid en scherpe beelden teruggestuurd die een aanvulling vormen op de huidige en vroegere waarnemingen van interplanetaire ruimtevaartuigen. Dit is het rijk van de reuzenplaneten, Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus, die zich uitstrekken tot 30 keer de afstand tussen de aarde en de zon. In tegenstelling tot rotsachtige aardse planeten zoals de aarde en Mars, die dicht tegen de warmte van de zon aan schurken, bestaan deze verre werelden meestal uit kille gasvormige soepen van waterstof, helium, ammoniak, methaan en diep water rond een opeengepakte, intens hete, compacte kern.
Hoewel robotruimtevaartuigen de afgelopen 50 jaar kiekjes hebben teruggestuurd van hun bezoeken aan deze vier enorme planeten, veranderen hun wervelende, kleurrijke atmosferen voortdurend. Terwijl robotruimtevaartuigen die dicht bij de planeten vliegen scherpere beelden kunnen maken, bezoekt de Hubble regelmatig deze verre werelden om nieuwe verrassingen te onthullen en nieuwe inzichten te bieden in hun wilde weer, dat wordt aangedreven door nog grotendeels onbekende dynamische krachten die onder de wolkentoppen werken. Hubble's snapshots van de buitenste planeten onthullen zowel extreme als subtiele veranderingen die snel plaatsvinden in deze verre werelden. Het scherpe beeld van de Hubble maakt de fascinerende, dynamische weerpatronen en seizoenen op deze gasreuzen inzichtelijk en stelt astronomen in staat om de zeer vergelijkbare en zeer verschillende oorzaken van hun veranderende atmosferen te onderzoeken.
Deze Hubble-beelden maken deel uit van jaarlijkse kaarten van elke planeet die zijn gemaakt als onderdeel van het Outer Planets Atmospheres Legacy programma, of OPAL. Dit programma biedt jaarlijkse, wereldwijde beelden van de buitenplaneten om te zoeken naar veranderingen in hun stormen, winden en wolken. De lange levensduur van de Hubble-telescoop en het unieke uitkijkpunt bieden astronomen een unieke kans om de buitenplaneten elk jaar te controleren. De kennis van het OPAL-programma kan ook worden uitgebreid tot ver buiten ons eigen zonnestelsel door de atmosferen te bestuderen van planeten die om andere sterren dan onze zon draaien.
Jupiter
De Hubble-opnamen van Jupiter van dit jaar tonen het steeds veranderende landschap van zijn turbulente atmosfeer, waar verschillende nieuwe stormen hun stempel drukken, en het tempo van de kleurveranderingen nabij de evenaar van de planeet blijft onderzoekers verbazen. Hubble's foto van 4 september laat de tumultueuze atmosfeer van de reuzenplaneet volledig zien. De equatoriale zone van de planeet heeft een diep oranje tint gehouden voor een veel langere tijd, in vergelijking met eerdere episodes van verduistering. Hoewel de evenaar al een paar jaar niet meer zijn traditionele witte of beige uiterlijk heeft, waren de wetenschappers verrast dat de diepere oranje kleur bleef bestaan in de recente beelden van Hubble, in plaats van te verwachten dat de zone zijn roodachtige waaslaag zou verliezen.
Net boven de evenaar zien onderzoekers een aantal nieuwe stormen verschijnen, die in de Voyager-tijd de bijnaam "schuiten" kregen. Deze langgerekte rode cellen kunnen worden omschreven als cyclonale draaikolken, die er verschillend uitzien. Sommige stormen zijn scherp afgetekend en helder, terwijl andere wazig en wazig zijn. Dit verschil in uiterlijk wordt veroorzaakt door de eigenschappen binnen de wolken van de vortexen. "Elke keer als we nieuwe gegevens binnenkrijgen, ben ik verbaasd over de beeldkwaliteit en de details van de wolken", zegt Amy Simon van het Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Het valt me op als ik naar Jupiter kijk, in de bakken of in de rode band rechtsonder, zie je wolkenstructuren die duidelijk veel dieper zijn. We zien hier veel structuur en verticale dieptevariatie." Onderzoekers merken ook op dat een kenmerk, genaamd "Rode Vlek Jr." (Ovale BA), onder de Grote Rode Vlek, waar Hubble zojuist ontdekte dat de winden aan het versnellen zijn, nog steeds een donkerder beige kleur heeft, en wordt vergezeld door een reeks witte, anticyclonale stormen in het zuiden.
Saturnus
Hubble's nieuwe blik op Saturnus op 12 september toont snelle en extreme kleurveranderingen van de banden op het noordelijk halfrond van de planeet, waar het nu vroeg in de herfst is. De banden hebben gevarieerd tijdens de Hubble-waarnemingen in zowel 2019 als 2020. Met name de iconische zeshoekige storm van Saturnus, voor het eerst ontdekt in 1981 door het Voyager 2-ruimtevaartuig, was moeilijk te onderscheiden in 2020, maar is weer duidelijk zichtbaar in 2021. De Hubble-opname van Saturnus vangt de planeet na de winter op het zuidelijk halfrond, wat te zien is aan de blauwachtige tint van de zuidpool die blijft hangen. In het verleden hebben onderzoekers met de Hubble-telescoop de seizoensveranderingen op het noordelijk halfrond van dichtbij kunnen volgen. "Dit is iets wat we het best kunnen doen met Hubble. Met de hoge resolutie van de Hubble kunnen we nauwkeurig bepalen welke band daadwerkelijk verandert," aldus Michael Wong van de Universiteit van Californië, Berkeley. "Als je hiernaar zou kijken door een telescoop op de grond, is er wat vervaging door onze atmosfeer, en zul je wat van die kleurvariaties verliezen. Niets vanaf de grond zal zichtbare-lichtbeelden zo scherp krijgen als die van de Hubble."
Uranus
Hubble's 25 oktober opname van Uranus zet de heldere noordelijke poolkap van de planeet in de schijnwerpers. Het is lente op het noordelijk halfrond en de toename van ultraviolette straling die door de zon wordt geabsorbeerd, lijkt het poolgebied te doen oplichten. Onderzoekers bestuderen hoe de helder wordende poolkap het gevolg is van veranderingen in de concentratie van atmosferisch methaangas en de kenmerken van neveldeeltjes, alsmede van de stromingspatronen in de atmosfeer. Vreemd genoeg blijft de scherpe zuidelijke grens op dezelfde breedtegraad liggen, ook al wordt de kap helderder. Dit is constant gebleven gedurende de afgelopen jaren van OPAL-waarnemingen, misschien omdat een straalstroom een barrière vormt op die breedte van 43 graden.
Neptunus
In waarnemingen van 7 september hebben onderzoekers ontdekt dat de donkere vlek van Neptunus, waarvan onlangs is ontdekt dat hij van koers is veranderd door naar de evenaar te bewegen, nog steeds zichtbaar is op dit beeld, samen met een verduisterd noordelijk halfrond. Er is ook een opvallende donkere, langgerekte cirkel te zien die de zuidpool van Neptunus omsluit. De blauwe kleur van Neptunus en Uranus is het resultaat van de absorptie van rood licht door de methaanrijke atmosfeer van de planeten, gecombineerd met hetzelfde Rayleigh-verstrooiingsproces dat de blauwe lucht van de aarde maakt. In 2021 zijn er weinig heldere wolken op Neptunus, en het uitgesproken blauw met een enkele grote donkere vlek doet sterk denken aan wat de Voyager 2 in 1989 zag.
Bron: NASA
