V roce 1995 vstoupilo do atmosféry Jupiteru speciální pouzdro, které několik měsíců předtím uvolnila sonda Galileo. Tohle pouzdro mělo kromě jiného prozkoumat, jaké tepelné procesy pohání cirkulaci atmosféry v obří atmosféře. Od té doby ale uplynulo v řekách už hodně vody a technika se posunula o velký kus vpřed. Na Goddardově středisku v Greenbeltu (stát Maryland) nyní odborníci pracují také na projektu, jehož výsledkem by měl být menší a schopnější radiometr (konkrétně typ NFR – net flux radiometer).

Tento přístroj dokáže vědcům říct, kde v atmosféře dochází k ohřívání a kde k ochlazování. Díky těmto údajům by bylo možné definovat roli ohřevu slunečním zářením nebo vlastní vnitřní aktivitou a zjistit, jak se tyto vlivy podílí na pohybu atmosféry. Nová generace radiometru je speciálně vyvíjena ke studiu atmosfér tzv. ledových obrů, tedy planet Uranu a Neptunu, ovšem může být použita na jakémkoliv tělese s atmosférou.

Uran nasnímaný Voyagerem 2
Zdroj: https://upload.wikimedia.org

Ze všech planet v naší soustavě jsou ledoví obři nejméně prozkoumaní. Svůj vliv na tom má jejich vzdálenost od Země, která s sebou přináší dlouhé přeletové časy. Sedmou a osmou planetu od Slunce zatím zblízka vyfotila jediná sonda – Voyager 2 v letech 1986 a 1989. Zjištěné informace však nemůžeme porovnávat s tím, co zjistily sondy Galileo u Jupiteru a Cassini u Saturnu. Jednak kvůli technologickému pokroku, který dělí tyto sondy, ale i proto, že Voyager kolem obou světů jen proletěl, zatímco Galileo i Cassini byly na oběžné dráze. Je samozřejmě rozdíl, když máte data z několika dní blízkého přiblížení, nebo z několika let na oběžné dráze.

Vedoucí zmíněného týmu z Goddardova střediska, Shahid Aslam, přiznává, že u Uranu a Neptunu čeká mnoho věcí na objevení. Proto s kolegy pracuje na přístroji nové generace, který vytváří s dotacemi programu NASA PICASSO (Planetary Concepts for the Advancement of Solar System Observations – Planetární koncepty pro pokrok ve výzkumu Sluneční soustavy). Vědci už teď vědí, že plášť obou modrých planet je tvořen různými ledy – vodním, metanovým i čpavkovým. Naopak jejich atmosféra obsahuje molekulární vodík, helium a plynný metan. Uran a Neptun se od Jupiteru a Saturnu liší i v dalších ohledech.

Když teploty padají až pod -200 °C, čpavek tuhne a vytváří krystaly, které padají atmosférou dolů. V tu chvíli získává dominantní postavení metan, který dává planetám modrou barvu. Ačkoliv Uran a Neptun mají podobné koncentrace metanu v atmosféře, každá z nich vypadá trochu jinak. Uran je spíše mlhavě modro-nazelenalý, kdežto Neptun má sytě modrou barvu. Předpokládá se, že tuhle sytě modrou barvu dodává zdejší atmosféře nějaká dosud neznámá složka.

Neptun vyfocený sondou Voyager 2
Zdroj: https://upload.wikimedia.org

Uran také nedisponuje vnitřním zdrojem tepla. Jeho chladná mračna se nikdy nevyhoupnou nad mlhavou horní vrstvu. Oproti tomu Neptun vyzařuje zhruba stejné množství energie, jaké dostává od Slunce. Díky této vnitřní energii je Neptun aktivní, má dynamickou atmosféru s tmavými pásy a jasnými mraky zmrzlého metanu a vířících bouří.

Jelikož se k ledovým obrům nevydala žádná specializovaná mise, jsou detaily procesů, které pohání tyto atmosférické jevy, zahaleny tajemstvím. O jejich odhalení by se mohl postarat právě nově vyvíjený přístroj. Jedná se o technologického nástupce přístroje podobného typu, který sbíral informace o podmínkách v atmosféře Jupiteru, než byl v roce 1995 zničen jupiterovou atmosférou. Během 58 minut dlouhé vědecké fáze měl přístroj net flux radiometer za úkol měřit záření, které se k planetě dostalo od Slunce, ale i teplo generované planetou samotnou. Měření z obou směrů pomohlo vědcům vypočítat rozdíl mezi těmito zdroji.

Přístroj navíc získal informace o detailech spojených s ohříváním a chladnutím atmosféry. V údajích byly objeveny informace o vrstvě mraků a jejich chemickém složení. „Z tohoto typu dat můžete zjistit hodně věcí – především pak zdroje planetárního záření a místa, kam tato energie plyne,“ říká Aslam. Stejně jako v případě pouzdra mise Galileo by měl mít i nově vyvíjený přístroj sebevražednou misi. Počítá se s jeho vstupem do atmosféry Uranu či Neptunu, aby mohl při průchodu touto neprobádanou oblastí nasbírat potřebné informace s požadovanou přesností. „Dostupné materiály, filtry, elektronické detektory, letové počítače i systémy správy a zpracování dat se všechny vylepšily. Bezesporu máme k dispozici mnohem lepší technologie. Je jasné, že přišel čas vyvinout novou generaci tohoto přístroje pro budoucí atmosférická pouzdra,“ dodává Aslam.

Jedna z možných podob teoretické mise Uranus Pathfinder z roku 2013
Zdroj: http://3.bp.blogspot.com/

Místo pyroelektrických detektorů použité při misi Galileo by se měly například používat infratermočlánky (thermopile sensors), které převádí teplo (infračervené záření) do podoby elektrických signálů. Výhoda tohoto systému spočívá v tom, že je méně náchylný k rušení a elektronickému šumu. Aslamův tým také přidal další dva infračervené kanály pro měření tepla, takže momentálně systém pracuje se sedmi. Kromě toho se podařilo přidat další dva úhly pohledu, které umožní sbírat světlo na potřebných vlnových délkách a upřesnit model rozptylu světla. Když se světlo v jednom zorném poli rozptýlí kvůli interakci s aerosoly a ledovými částicemi, pak může tento rozptyl kontaminovat měření v jiných zorných polích. Vědci by pak získali deformovaný obraz toho, co se ve skutečnosti děje.

Detailní pohled na možnou podobu teoretické mise Uranus Pathfinder z roku 2013
zdroj: http://3.bp.blogspot.com/

Aby toho nebylo málo, tak by měl nový přístroj mít užší zorné pole, díky kterému bude moci prozkoumat jemnější detaily o oblačnosti i jednotlivých vrstvách atmosféry během průchodu pouzdra touto oblastí. Důležité je i to, že přístroj je výrazně menší a má využívat moderní integrované obvody, které umožní rychlé zpracování dat.

Vývoj nových generací vědeckých přístrojů je samozřejmě užitečný a můžeme říct, že i nezbytný. Pokud totiž budeme mít k dispozici nové a přesnější vědecké přístroje, budeme mít v ruce pádný důvod, proč připravovat sondu, která by se vydala k jednomu z ledových obrů – ideálně pak dvě identické sondy, z nichž každá by zamířila k jedné planetě. Bohužel však zatím všechny plány na průzkum Uranu a Neptunu zůstávají jen ve fázi návrhů a projektů. Při pohledu na seznam schválených misí, které se chystají na realizaci, nenajdeme žádnou, která by mířila k těmto málo prozkoumaným tělesům.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://i.pinimg.com/originals/bb/34/5c/bb345c516fdb602847993cb66fc0b4cf.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/Uranus2.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/56/Neptune_Full.jpg
http://3.bp.blogspot.com/…/s400/orbiter+with+SEP+stage.bmp
http://3.bp.blogspot.com/…/1mYxfCrdkUs/s400/Orbiter+concept.bmp