Tip: Gigant de gheață
Distanța față de Soare: 4 472 249 725 km (în medie 30.1 UA adică de aproximativ 30 de ori mai îndepărtată de Soare în comparație cu Terra)
Perioada orbitală: 165 ani (60 190 zile pământene)
Perioada de rotație: 16,11 ore pământene
Diametru: 49.528 km la Ecuator (3,88 x diametrul Terrei)
Temperatura medie în atmosferă: – 200°C
Sateliți: 16
Neptun. Cea de-a opta și cea mai îndepărtată planetă de la Soare, cea de-a patra ca mărime și prima planetă descoperită prin calcule matematice. Cam așa ar suna o foarte scurtă și simplă descriere a acestui corp ceresc al sistemului nostru solar, singurul care nu poate fi văzut cu ochiul liber de pe Pământ.
Dar ce face din această planetă o lume cu totul și cu totul specială?
Să începem, mai întâi, cu o scurtă istorie a lui Neptun. Se pare că prima persoană care a văzut planeta a fost celebrul Galileo Galilei, în decembrie 1612 și în ianuarie 1613. Însă acesta nu a considerat-o planetă, ci o stea fixă, aflată în acel moment în conjuncție cu Jupiter. La fel s-a întâmplat și în cazul altor pionieri ai astronomiei care au ”văzut-o” fără a o categorisi drept planetă: Michel Lefrançois de Lalande și John Herschel. Poziția aproximativă i-a fost ulterior determinată, în anul 1846, de către matematicianul francez Urbain le Verrier în același timp cu John Couch Adams, un matematician și astronom englez, fără ca niciunul dintre cei doi să știe unul de munca celuilalt. Ambii au cerut ajutorul unor astronomi ce lucrau la observatoarele din Berlin și Cambridge pentru confirmarea calculelor prin observații astronomice și amândoi primesc acum recunoaștere pentru munca lor, deși Le Verrier ramâne oficial descoperitorul său precum și cel ce i-a dat numele de Neptun (după zeul roman al mării). Ceea ce merită menționat este faptul că Neptun a putut fi remarcat grație discrepanțelor constatate în ceea ce privește orbita lui Uranus în raport cu legile lui Kepler și Newton; Uranus părea că se abate de la cursul lui normal și ipoteza unei planete nedescoperite care îi influențează traiectoria orbitală a fost una destul de larg răspândită. Deși, în timp, i-a fost luată titulatura de obiect care se află la limita exterioară a sistemului solar, mai întâi de către Pluto și mai apoi de către obiectele transneptuniene, Neptun rămâne totuși cea mai îndepărtată dintre cele 4 planete gigant și este ”perechea” lui Uranus, ambele fiind denumite giganți de gheață.
https://worldhistoryinchunks.com/
Dar de ce spunem că este o planetă inadaptată? Pentru că, aparent, Neptun se află în locul greșit în cadrul sistemului nostru solar! Cum așa? În încercarea de a elabora o teorie a formării planetelor, un grup de cercetători de la Observatorul de pe Coasta de Azur a propus, în 2005, un model de evoluție a sistemului solar (Modelul de la Nisa) care susține că planetele exterioare (Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun) au luat naștere undeva mult mai aproape de Soare după care s-au îndepărtat de acesta. Inițial, Jupiter a început această deplasare, intrând apoi în rezonanță cu Saturn. Câmpul de forțe gravitaționale augmentat ale celor două corpuri a afectat toate celelalte planete sau corpuri din vecinătate, unele fiind ejectate spre exteriorul sistemului în formare. Grație tuturor acestor interacțiuni se poate explica dinamica curioasă a obiectelor din centura Kuiper dar și faptul că Uranus și Neptun au fost și ele nevoite să se deplaseze pe orbite mai îndepărtate dar printr-un proces oarecum asimetric. Teoretic, în această migrare, cele 2 planete ar fi trebuit să își schimbe locurile (Uranus fiind planeta ce ar fi gravitat pe orbita exterioară). Însă migrarea nu s-a desfășurat uniform dat fiind influența unor factori suplimentari (e.g. interacțiuni cu obiecte din afara sistemului solar) astfel că stabilizarea s-a produs în forma sa actuală. Doar așa se pot explica, prin modelul de la Nisa, unele atribute ale planetei Neptun care încalcă ”ordinea” firească, specifică sistemului nostru solar, cum ar fi densitatea ori masa planetară: Neptun are o masă mai mare de 17 ori decât cea a Pământului comparativ cu cea a vecinei sale Uranus, de numai 14 ori mai mare, precum și o densitate ce depășește semnificativ pe cea a celorlalte planete exterioare.
Planeta se distinge însă, în mod evident, și prin multe alte caracteristici cu totul deosebite de toate celelalte planete dar și prin unele ce par a fi comune cel puțin cu cele uraniene.
Începem cu câmpul său magnetic, principala sa axă fiind înclinată cu aproximativ 47° față de planul de rotație al planetei. Din cauza acestei nealinieri, magnetosfera neptuniană suferă variații extreme după fiecare rotație a planetei, câmpul magnetic fiind de 27 de ori mai puternic decât cel al Pământului. O înclinație asemănătoare (în jur de 60°) se observase anterior și la magnetosfera planetei vecine, Uranus, și ea era pusă pe seama faptului că axa sa de rotație era extrem de înclinată în raport cu planul eclipticii. În prezent, pe baza comparațiilor celor două câmpuri magnetice, cercetătorii consideră că această orientare extremă ar putea fi cauzată de unele fluxuri provenite din interiorul acestor două planete, de unele mișcări fluide convective cu efect de dinam. În orice caz, nu avem o explicație unanim acceptată pentru ciudățenia acestui câmp magnetic neptunian, asimetric și neregulat, extrem de complex și extins având în vedere dimensiunea planetei (atât de extins că îl învăluie și pe satelitul său Triton), cu o sursă aflată nu în nucleul planetar ci aparent mai degrabă mult mai aproape de suprafață, sfidând legile ce guvernează magnetosferele altor planete, inclusiv cea pământeană. Acest câmp magnetic bizar va general, cel mai probabil, aurore deosebite de cele terestre, localizate în apropierea ecuatorului.
https://astronomy.stackexchange.com/
Nu este de neglijat nici temperatura medie din atmosferă, ea fiind cea mai rece planetă a sistemului nostru grație distanței sale față de Soare a cărui lumină are nevoie de 4 ore să ajungă la acest corp ceresc.
Atmosfera sa, mai precis stratul exterior pe care îl putem „vedea”, este alcătuit, în principal, din hidrogen și heliu, atribut comun tuturor planetelor exterioare. Specifică însă celor 2 giganți de gheață (dar și atmosferei de pe Titan ori Pluto) este și existența unei cantități foarte mici de metan (1% în cazul lui Neptun). Nu putem considera că planeta are o suprafață solidă ci doar nori de gaz ce învăluie un strat de ”gheață superionică”, în fapt o mare de fluide (metan, amoniac și apă) care nu pot fi catalogate pe deplin lichide sau solide datorită presiunilor și temperaturilor mari la care sunt supuse și care, la rândul lor, ”învelesc” un nucleu planetar mult mai dens în comparație cu celelalte planete exterioare.
Un studiu recent a oferit o serie de dovezi experimentale care susțin existența unui fenomen spectaculos, specific planetelor Neptun și Uranus și anume ploaia de diamante. Explicația producerii acestuia pornește de la metanul existent în atmosfera acestor giganți gazoși, responsabil și pentru nuanța lor albastră. Metanul conține carbon, care, la adâncimi foarte mari, este supus unor presiuni și temperaturi extreme. În aceste condiții, carbonul se ”desprinde” din moleculele de metan și se comprimă până capătă o structură cristalină, formând diamante. Acestea devin tot mai grele și, în cele din urmă, cad prin atmosferă asemenea unei ploi – însă nu așa cum o percepem noi pe Pământ. Din păcate, din cauza condițiilor imposibil de suportat pentru oameni, această “ploaie de diamante” rămâne un fenomen inaccesibil explorării directe.
https://www.americanscientist.org/
Planeta prezintă zone climatice distincte cu diferențe semnificative de temperatură, presiune sau compoziție atmosferică:
- zona ecuatorială, cu cea mai mare stabilitate și predictibilitate, care se datorează unei expuneri constante la o cantitate relativ consistentă de energie solară;
- zonele polare, marcate de frig extrem și fenomene unice atmosferice; înclinarea axei planetei influențează expunerea limitată la energia solară și, în consecință, determină pronunțate variații sezoniere precum și temperaturi scăzute extreme;
- benzile de la tropice sunt zone de tranziție unde prevalează sisteme complexe și intermitente de furtuni cu fluctuații semnificative de temperatură.
Schimbări rapide ale vremii neptuniene, variații de temperatură extreme ori furtuni puternice, toate alcătuiesc o dinamică climatică al cărei mecanism rămâne încă învăluit în mister.
Mai mult, Neptun are, de departe, comparativ cu celelalte planete ale sistemului solar, cele mai puternice vânturi, cu viteze ce pot depăși chiar 2000 km/oră, deci de aproximativ 1.5 ori mai rapide decât viteza sunetului pe Terra. Aceste vânturi puternice reprezintă un aspect fascinant și par a se forma cu precădere în atmosfera înaltă grație efectului sinergic al mai multor factori. Oamenii de știință iau în considerare, ca principală cauză, un aspect ”discrepant” al planetei și anume faptul că deține o sursă internă de căldură care radiază o energie semnificativă, de 2.61 ori mai mare decât cea primită de la Soare (prin comparație Uranus radiază doar de 1.1 ori mai multă energie decât primește). Se presupune că această căldură ar fi una reziduală, căldură rămasă din procesele de formare ale planetei deși este este dificil de explicat de ce acest lucru nu se aplică și planetei vecine, Uranus, cu care împărtășește atâtea similitudini aparente. Așadar, în ciuda faptului că este planeta cea mai îndepărtată de steaua noastră, ea este capabilă să genereze, grație nucleului său planetar, curenți de convecție atmosferici ce stau la baza vânturilor supersonice neptuniene.
Perioada de rotație atât de scurtă a planetei, de doar 16 ore terestre, contribuie și ea la formarea unor curenți atmosferici puternici și la intensificarea vânturilor.
Atmosfera densă favorizează și ea formarea unor vânturi extrem de puternice, metanul din compoziția sa jucând un rol important în absorbția radiației solare și în încălzirea atmosferei la anumite altitudini. Prin urmare, furtunile sunt alimentate și de factori precum diferențele de temperatură și presiune și interacțiunile dintre diverse straturi atmosferice.
Fotografia de mai sus este rezultatul combinării a două imagini înregistrate de sonda spațială Voyager 2 în 1989 și arată trei dintre fenomenele meteorologice neptuniene: Marea Pată Întunecată la nord, acompaniată de nori albi, luminoși, extrem de schimbători, mai spre sud o altă furtună numită de cercetători Scooter și, mai jos de aceasta, Mica Pată Întunecată cu un ”miez” strălucitor. Fiecare formațiune se deplasează spre est cu viteze diferite, prin urmare doar ocazional cele trei vor apărea una în vecinătatea celeilalte. Marea Pată Întunecată poate fi asemănată cu Marea Pată Roșie existentă pe Jupiter cu diferența că este mult mai închisă la culoare și mult mai instabilă ca formă și că are perioade în care dispare.
Singura sondă spațială care a reușit să îi facă planetei o vizită este Voyager 2 după o călătorie de 12 ani. Aceasta a ”investigat” vreme de 4 luni bizareriile acestui corp ceresc în anul 1989, după care și-a continuat drumul dincolo de granițele Sistemului Solar. La aceasta s-au adăugat observațiile terestre tot mai precise precum și datele colectate de telescopul spațial Hubble ori de telescopul spațial James Webb privind atmosfera, meteorologia ori sateliții săi.
Într-un studiu publicat în 2024, Patrick Irwin, profesor la Universitatea din Oxford (Marea Britanie) a afirmat că, în urma reprocesării imaginilor culese de Voyager 2 dar și a datelor culese de telescopul spațial Hubble ori de cele culese de cel mai mare telescop al Observatorului European de Sud, culoarea planetei Neptun este departe de a fi cea cu care ne-am obișnuit deja grație imaginilor făcute publice după misiunea Voyager din secolul trecut. Cercetătorul a susținut că cele 2 planete vecine, Uranus și Neptun, sunt, de fapt, similare în ceea ce privește coloritul (o nuanță foarte pală de albastru verzui) iar eroarea s-a născut din nevoia de a aplica imaginilor un contrast care să ajute la vizualizarea norilor, benzilor sau furtunilor specifice planetei dar și a modului în care s-au alcătuit imaginile compozite și care a făcut ca Neptun să capete o culoare foarte intensă albastră. Singura diferență reală notabilă între cele 2 planete este că Neptun are o nuanță ușor mai albăstruie în comparație cu Uranus datorată unui strat mai gros, cețos, ce o acoperă.
Nu trebuie să uităm nici de sistemul de inele specifice fiecărei planete gigantice de dincolo de Marte și nici de faptul că Neptun nu face excepție de la această regulă. Planeta dispune de cel puțin 5 inele principale și ele au fost descoperite grație sondei Voyager 2 care a adus dovezi definitive ale existenței lor deși anterior au existat suspiciuni și observații parțiale ale acestora. Denumirile inelelor, începând cu cel mai apropiat de Neptun, sunt Galle, Leverrier, Lassell, Arago și Adams, după numele oamenilor de știință care au făcut descoperiri importante legate de planetă. Astronomii cred ca sistemul de inele s-a format atunci când unul dintre sateliții planetei a fost distrus și, prin urmare, are o vârstă relativ mică. Este interesantă ponderea mare a prafului în compoziția acestor inele, începând de la 20% până la 70% din total, alături de gheață sau material organic, distribuit în inele cu mărimi și densități diferite și care le face să fie, vizual, foarte întunecate. Dintre toate inele, cel exterior, Adams, este și cel mai faimos căci prezintă un fenomen ciudat și anume existența unor arce, niște zone unde materia este aglomerată ca într-un mănunchi. În loc ca materia să se disipeze în mod uniform ea stea ”adunată” iar astronomii atribuie această stare de fapt influenței gravitaționale ale unui satelit numit Galatea care stabilizează aceste formațiuni în această formă. Cele mai cunoscute arce sunt numite Egalite, Liberte, Fraternite și Courage.
Un alt aspect interesant neptunian este legat de cel mai mare dar și cel mai faimos satelit al acestuia, dintre cei 16, și anume Triton. Acesta are, de departe, mai multe în comun cu planeta pitică Pluto, fiind un corp ceresc capturat de gravitația neptuniană din zona învecinată, adică din Centura Kuiper. Este cel mai mare satelit din sitemul solar cu o mișcare retrogradă (adică o mișcare în sensul acelor de ceasornic), el rotindu-se așadar în direcția opusă sensului de rotație al planetei. Descoperit doar la 17 zile distanță de Neptun, în 1846, Triton are un diametru, o densitate, o masă și o atmosferă similare cu cele plutoniene însă este chiar mai rece la suprafață decât îndepărtata planetă (-235ºC față de -229ºC). Este intersant de observat că satelitul are o mișcare oarecum spiralată spre interior și el se va apropia in viitor atât de mult de Neptun încât cele două corpuri cerești se vor ciocni sau satelitul se va dezintegra și cel mai posibil va forma un sistem de inele în jurul planetei. Această modificare continuă și tot mai rapidă a orbitei tritoniene este rezultatul interacțiunilor mareice cu Neptun; limita Roche (distanța minimă dintre 2 obiecte cerești sub care unul dintre ele va fi dezintegrat deoarece forțele mareice ale unuia vor depăși forța de gravitație a celuilalt) va fi atinsă peste aproximativ 3.6 mld de ani. Deosebit este și faptul că există posibilitatea ca Triton să ascundă sub suprafața sa veche de doar 10 milioane de ani un ocean lichid (așa cum suspectăm că este cazul și unor alte luni din sistemul solar); astfel s-au putut explica datele furnizate de Voyager 2 care a observat niște ”gheizere”, jeturi de vapori de azot înalte de peste 8 km care erup, aparent periodic, sub influența luminii solare ce încălzește stratul de azot înghețat. Vârsta tânără a suprafeței sale atestă și faptul că există o activitate geologică intensă ce dă satelitului aspectul de ”cantalup” (asemănător cojii pepenului galben) și care poate fi asociat diapirismului (proces de migrație lentă a unor roci din zonele profunde spre suprafață sub acțiunea presiunii din scoarță).
De asemenea, îl mai putem menționa și pe Nereid (sau Neptun II), satelitul cu cea mai alungită orbită dintre toate lunile sistemului solar. Orbita acestuia poate fi explicată ori prin faptul că și el este tot un asteroid capturat din Centura Kuiper, ori că este un satelit mai vechi decât companionul său Triton care i-a afectat semnificativ orbita în momentul când a devenit la rândui satelit neptunian.
Agenția Spațială Americană are în vedere o nouă misiune denumită Trident pentru a explora planeta Neptun dar mai ales satelitul său, Triton, care așteaptă să fie aprobată pe viitor, în acest moment agenția americană având alte priorități.
Concluzionăm că nu am suprins decât într-o foarte mică măsură unicitatea celei mai îndepărtate planete din sistemul nostru solar. Urmează celelate planete, la fel de fascinante și ele precum planeta albastră a zeului mării. Aventura continuă!
