De invloed van de zon reikt verrassend ver. De elfjarige cyclus van zonneactiviteit blijkt het ontstaan en verdwijnen van wolken op Neptunus, de verste planeet in ons zonnestelsel, te beïnvloeden.
Het weerbericht op Neptunus: ‘Na een aantal onbewolkte (aard)jaren, begint de hemel weer dicht te trekken. We kunnen ons opmaken voor een aantal bewolkte jaren.’
De bewolking van Neptunus lijkt niet bepaald te worden door de seizoenen van de planeet – die op Neptunus elk zo’n veertig jaar duren. Aan de hand van drie decennia aan waarnemingen laten astronomen overtuigend zien dat er een verband is met de elfjarige zonnecyclus.
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
Het verband tussen de zonneactiviteit en de wolkenrijkdom van Neptunus is verrassend omdat het de buitenste planeet in het zonnestelsels is. De ijsreus staat dertig keer verder van de zon dan de aarde. Daardoor heeft het zonlicht dat Neptunus ontvangt slechts 0,1 procent van de intensiteit van het zonlicht op aarde.
Wolken waarnemen
De eerste close-up-foto’s van Neptunus kwamen in 1989 van de ruimtesonde Voyager 2. De beelden toonden heldere witte wolken op de planeet. Deze wolken ontstaan in de bovenste laag van de atmosfeer en bestaan voornamelijk uit methaanijs.
Eind 2019 zagen sterrenkundigen het bovenste deel van het witte wolkendek snel verdwijnen. In een paar maanden tijd nam de bewolking sterk af. ‘Het viel ons op dat Neptunus er in deze periode ongeveer hetzelfde uitzag als in 1989, toen Voyager 2 voorbijvloog’, zegt sterrenkundige Erandi Chavez van het Harvard–Smithsonian centrum voor astrofysica in de VS. ‘Daarom besloten we te kijken naar de archieven van de Hubble-ruimtetelescoop en het Keck-observatorium, om te zien of er een patroon te ontdekken was in de wolkenactiviteit.’
De sterrenkundigen analyseerden 29 jaar aan wolkenwaarnemingen. Ze combineerden daartoe metingen van het Keck-observatorium op Hawaï tussen 2002 en 2022, van het Lick-observatorium in de VS in 2018 en 2019 en van de Hubble-ruimtetelescoop vanaf 1994. Hieruit bleek dat er regelmaat zat in het komen en gaan van de Neptuniaanse wolken.
‘Toen we die periodieke variatie vergeleken met de zonnecyclus, zagen we sterk bewijs voor een verband tussen de twee’, zegt Chavez. ‘Hoewel we zeker niet de eersten zijn die dit verband voorstelden, was ons resultaat toch spannend. Onze analyses zijn tot nu toe namelijk het sterkste bewijs ervoor.’
Bemoeienis zon
Tijdens een elfjarige cyclus bouwt de zonneactiviteit op van een minimum, waarbij de zon relatief rustig is en er weinig zonnevlekken en zonnevlammen te zien zijn, naar een maximum, waarbij er veel zonneactiviteit is. Nadat de zonneactiviteit het maximum bereikt, keert de rust terug. De cyclus begint dan opnieuw.
Gedurende de onstuimige periode zendt de zon sterkere uv-straling de ruimte in. Twee jaar na zo’n maximum zagen de sterrenkundigen een sterke toename van het wolkendek van Neptunus. Volgens de sterrenkundigen ontstaat die tweejarige vertraging doordat het gaat om een fotochemisch proces dat tijd kost. De uv-stralen zouden bovenin de atmosfeer van Neptunus lange koolwaterstofketens afbreken, waarna deze opgebroken moleculen dieper de atmosfeer in zakken. ‘Zodra ze een punt bereiken waar de atmosfeer koud genoeg is, condenseren ze en vormen ze de wolken die we op onze foto’s zien’, zegt Chavez.
Andere processen
‘Het is een mooi stuk werk waarin gegevens over een zeer lange periode van bijna 2,5 zonnecycli worden verzameld en geanalyseerd’, zegt astrofysicus Patrick Irwin van de Universiteit van Oxford, die niet bij het onderzoek betrokken was. ‘Het laat duidelijk een verband zien tussen de zonnecyclus en de wolken.’
‘Maar hoe de uv-straling van de zon het wolken beïnvloedt, is nog niet duidelijk’, stelt Irwin. Volgens hem zijn er naast de beschreven fotochemie ook nog andere ideeën over hoe uv-straling zich met de wolken kan bemoeien.
Om beter te begrijpen hoe de zonnecyclus de wolkenrijkdom op Neptunus beïnvloedt, zullen de sterrenkundigen de komende jaren blijven waarnemen. Zo hopen ze ook te achterhalen of en hoe de seizoenen en processen dieper in de atmosfeer een rol spelen. Irwin: ‘Er wordt weleens gedacht dat we alles al weten over de planeten in het zonnestelsel, maar dat is echt niet waar, zoals dit onderzoek laat zien.’
