Neptun zeigt erstaunliche Temperaturschwankungen

Credit: NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill.

  Eigentlich wollten die Astronomen nur verfolgen, wie sich der Sommer auf der Südhalbkugel des Eisriesen Neptun entwickelt. Dabei stellten sie fest, dass die Temperatur in der Stratosphäre des Planeten in den Jahren 2003 bis 2018 um 8° Celsius sank. Warum das so ist, weiß niemand, denn wir wissen generell wenig über den äußersten Planeten unseres Sonnensystems.

Diese Ignoranz ist peinlich für die Menschheit. Der 1846 in Berlin entdeckte Planet Neptun wurde nur einmal im Vorbeiflug von einer Raumsonde untersucht, nämlich durch Voyager 2 am 25. August 1989. Diesem Raumschiff verdanken wir unter anderem das Foto oben.

Neptun ist von der Sonne 30mal so weit entfernt wie unsere Erde, das sind 4,5 Milliarden Kilometer. Daher ist er mit bloßem Auge nicht zu sehen, man braucht schon ein Teleskop und selbst da erscheint der 49.424 Kilometer durchmessende Planet nur als kleines Scheibchen von 2,3 Winkelsekunden. So ist es erstaunlich, dass die Astronomen überhaupt die Temperatur der oberen Atmosphäre messen können. Dies gelingt auch erst seit circa 20 Jahren mit den größten erdgebundenen Teleskopen und weltraumgestützten Teleskopen, die ungestört durch unsere irdische Atmosphäre auf Neptun blicken können.

Die Astronomen messen dabei nicht direkt die Temperatur, sondern die Menge an Strahlung, die der Planet im Infrarotbereich emittiert, also dem Bereich des Lichtspektrums, den wir als Wärmestrahlung kennen. 

Die Grafik zeigt die zeitliche Entwicklung der Helligkeit des Neptuns im Infrarotlicht:

Credit: Michael Roman/NASA/JPL/Voyager-ISS/Justin Cowart.

Man erkennt einen dramatischen Abfall der Helligkeit und damit der Temperatur von den ersten Messungen im Jahre 2003 an. Der Trend kehrt sich erst mit dem Sommer auf der Südhalbkugel um. Zwischen 2018 und 2020 stieg hier die Temperatur um 11° Celsius. Solche großen Temperaturschwankungen hatte niemand bei diesen sonnenfernen Gasriesen erwartet.

Neptun zeigt Jahreszeiten, da seine Drehachse um 29,6° gegenüber der Ekliptik geneigt ist, also aus dem gleichen Grund, der auch für die Jahreszeiten der Erde verantwortlich ist. Bei unserer Erde beträgt die Neigung der Achse 23,5°. Aufgrund dieser Neigung ist der Südpol derzeit uns und der Sonne zugeneigt, wie der linke Globus in der Skizze unten zeigt:

Credit: Michael Roman/NASA/ESA/STSci/M.H. Wong/L.A. Sromovsky/P.M. Fry.

Da Neptun 165 Erdenjahre für einen Umlauf um die Sonne benötigt, ist jede Jahreszeit etwa 40 irdische Jahre lang - 40 Jahre Sommer, das klingt doch gut!

Auf den Bildern der Raumsonde Voyager 2 sehen die beiden Eisriesen Uranus und Neptun ein bisschen langweilig aus. Das liegt zum einen an dem hohen Methangehalt der Atmosphäre, der die Planeten homogen blau erscheinen lässt, aber auch daran, dass die Sonde nicht die idealen Instrumente für diese Beobachtungssituation an Bord hatte. Von den neuesten Teleskopen E-ELT und James Webb können wir deutlich besser Bilder erwarten. Außerdem planen sowohl die NASA als auch China neue Missionen zu Neptun.

Quellen:  Astronomers capture surprising changes in Neptune's temperatures und Subseasonal Variation in Neptune's Mid-infrared Emission