Следующее поколение инструментов NASA направят на изучение атмосферы Урана и Нептуна

Учёный NASA Шахид Аслам вместе с командой Центра космических полетов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, использует опыт космического аппарата «Галилео», спроектированного для изучения динамической природы атмосферы Юпитера, с целью создания компактного радиометра результирующего потока. Этот тип устройства сообщает, где происходит нагрев и охлаждение в атмосфере планеты, и определяет роль солнечных и внутренних источников тепла, способствующих атмосферным движениям. Радиометр следующего поколения специально разрабатывается для изучения атмосферы Урана или Нептуна, но может быть использован на любом космическом объекте с атмосферой.

Из всех планет Солнечной системы, только Уран и Нептун — ледяные гиганты — остаются относительно неисследованными. В то время как космический аппарат «Вояджер-2» сделал фотографии седьмой и восьмой планет, ему не удалось предоставить учёным захватывающих деталей, которые «Галилео» и «Кассини» собрали о Юпитере и Сатурне. В 2015 году даже Плутон обзавёлся высококачественными изображениями благодаря миссии «Новые горизонты».

Учёные знают, что Уран и Нептун характеризуются мантиями, состоящими из воды, аммиака и метанового льда, а их атмосферы состоят из молекулярного водорода, гелия и метана. Однако в этих холодных мирах существуют различия.

© NASA

Когда температура опускается ниже минус 333,7 градуса по Фаренгейту, аммиак превращается в кристаллы льда и выпадает из атмосферы обеих планет. Метан становится доминирующим. Хотя содержание метана в атмосфере обеих планет одинаково, они выглядят по-разному: Уран кажется сине-зелёным, в то время как Нептун приобретает гораздо более глубокий синий оттенок. По словам Аслама, какой-то неизвестный компонент атмосферы способствует образованию синего цвета Нептуна.

Кроме того, внутреннее тепло Урана значительно меньше, чем у других гигантов Солнечной системы. С другой стороны, Нептун, схожий с Ураном размерами и составом, излучает в космос в 2,61 раза больше тепловой энергии, чем получает от Солнца. Избыток теплового излучения придаёт Нептуну активную, динамичную атмосферу, выделяющуюся тёмными поясами и яркими облаками метанового льда и циклоническими штормами.

© NASA

Поскольку NASA никогда не отправляло специальную миссию к ледяным гигантам, детали физических процессов, лежащих в основе этих атмосферных условий, остаются расплывчатыми. По мнению Шахида Аслама, инструмент нового поколения может предоставить учёным ответы на эти вопросы.

Им станет преемник аналогичного типа прибора, который собирал данные о динамической атмосфере Юпитера, прежде чем в декабре 1995 года был раздавлен атмосферным давлением газового гиганта. Во время 58-минутной миссии в атмосферу Юпитера, радиометр результирующего потока — один из нескольких инструментов, установленных внутри спускаемого зонда — измерил излучение, которое достигло планеты от Солнца, а также тепловое излучение или тепло, генерируемое самой планетой. Помимо детальной информации об атмосферном нагреве и охлаждении, данные результирующего потока раскрывают информацию о слоях облаков и их химическом составе.

Как и его предшественник, прибор команды Шахида Аслама совершит самоубийственную миссию в атмосферу Урана или Нептуна. Но по мере спуска он будет собирать информацию об этих малоизученных регионах с большей точностью и эффективностью. «Доступные материалы, фильтры, электронные датчики, вычисления траектории полёта, управление данными и их обработка улучшились. Честно говоря, теперь мы обладаем гораздо более продвинутыми технологиями. Сейчас самое подходящее время для разработки следующего поколения этого инструмента для будущих зондов входа в атмосферу», — сказал Аслам.