Neptuun: Planeet, mille matemaatika leidis enne, kui keegi seda nägi

Neptuun on kaheksas ja kõige kaugemal asetsev teadaolev planeet, mis tiirleb ümber Päikese, tehes ühe tiirlemise iga 164,8 aasta jooksul kaugusel 30,1 astronoomilisest ühikust – umbes 4,5 miljardit kilomeetrit kaugel. See on ka ainus Päikesesüsteemi planeet, mille keegi tegelikult esimesena leidis. Astronoomid arvutasid välja, kus ta peab olema, suunasid sinna teleskoobi ja leidsid ta ootamas.

See tagurpidi avastusloo on vaid algus. Neptuun peidab teemantide vihma surveala all, toodab kiiremaid tuuli, mis kunagi planeedil mõõdetud, ja peab majutama kuud, mis tiirlevad seda tagurpidi ja on aeglaselt hukatule määratud. Millegi sellest pole Maast näha ilma teleskoobi – Neptuun on liiga nõrk palja silmaga nägemiseks – mis teeb asjaolu, et me üleüldse millestki teame, väikest füüsika ja kannatlikkuse imet.

Ootamatud muutused Uraani orbiidis viisid astronoom Alexis Bouvardi hüpoteesini, et Uraani tee häiriti kaugemal asuva tundmatu planeedi gravitatsiooniga. Bouvardi surma järel arvutasid kaks matemaatikut, John Couch Adams ja Urbain Le Verrier, selle hüpoteetilise planeedi asukoha sõltumatult, kasutades ainult Uraani vibratsiooni ja Newtoni võrrandeid.

Neptuun on ainus Päikesesüsteemi planeet, mida ei täheldatud algselt otsesel empiirilisele tähelepanekule. Seda nähti esmakordselt teleskoobi kaudu 23. septembril 1846, kui astronoom Johann Gottfried Galle suunas oma instrumenti Berlini taevale ja leidis planeedi Le Verrier'i paberile ennustatud asukoha ühe kraadi jooksul. Teisisõnu, Neptuuni avastati aritmeetikaga enne seda, kui seda nähti nägijate poolt.

On veelgi pealispälavam jalus. Mõned vanimad teadaolevad teleskoopilised vaatlused, mis kunagi tehti – Galilei omad joonised 28. detsembrist 1612 ja 27. jaanuarist 1613 – sisaldavad joonistatud punkte, mis vastavad sellele, mida me nüüd teame, olid Neptuuni positsioonid neil täpstel kuupäevadel. Galilei oli peaaegu kindlasti näinud Neptuuni rohkem kui kaks sajandit, enne kui keegi seda planeedina tunustada, ja lihtsalt registreeris selle tausta täheks.

Kui Neptuun oli kinnitatud, oli talle vaja nime, ja protsess oli vähem ilmne kui Rooma jumala muster soovitab. Esimene ettepanekut tuli tema avastaja Galest, kes soovitas kutsuda teda Januseks. See oli teine astronoom, Struve, kes selle asemel väitis Neptuuni nime, 29. detsembril 1846 – mitte esisijaliselt mitoloogilistel põhjustel, vaid planeedi värvist teleskoobi kaudu nähtu järgi.

Hoolimata sellest, et ta on planeetide seas neljas läbimõõdu, Neptuun löö palju oma kaalust üle. Tema mass on 17,15 korda Maa, kuid ainult 1/19 Jupiteri – asetades ta kindlalt kiviste maailmade ja tõeliste hiiglaste vahele. See on kolmanda kõige massiivnem planeet Päikesesüsteemis ja nelja gaasihiigla seas tihedam kõigist.

See tihedus ilmneb tema gravitatsioonis. 1 baaritasemel on Neptuuni gravitatsioon 11,27 m/s², mis on 1,15 korda Maa pinnagravitatsiooni – ja kõigi planeetide hulgas seda ületab ainult Jupiter. Kui seisaksid Neptuuni pilveharjal (kui sa kuidagi võiksid), kaaluksid rohkem kui Maal, hoolimata asjaolust, et planeet on tehtud peaaegu täielikult vedelikust ja gaasist.

Neptuuni ilm on koht, kus numbrid muutuvad tõeliselt äärmuslikuks. Tema tormisusteemide ääre ümber on tuuled mõõdetud kuni 2100 kilomeetrit tunnis (1300 miili tunnis) – kiireim tuuled, mis kunagi Päikesesüsteemis registreeritud. Ja Neptuun on harva rahulik: planeet näib veetev veidi rohkem kui pool oma ajast tuuleks, mida tuntakse Suure Tumeda Plekina.

Esimene Suur Tume Plek leiti 1989. aastal, kui NASA Voyager 2 kosmoselaev fotografeeris antitskünaalse tormisusteemi, mis ulatub 13 000 km × 6600 km – umbes Maa suur, põimitud teise maailma pilvesse. Kuid kui sama taevapilk pildistati uuesti novembris 1994 Hubble'i kosmoseteleskoobi poolt, oli torm täielikult kadunud. See on põhiline erinevus Jupiteri kuulsast Suurest Punasest Plekist, mis on kestnud sadu aastaid: Neptuuni tumedad plekid moodustuvad ja lagunevad vaid mõne aastaga, seejärel asendatakse need uutega planeedil.

Neptuun saab ainult murdosa päikeseenergiatest, mida lähemad planeedid saavad, ja siiski genereerib midagi selle sisse tõsist kuumust. Uraan, tema peaaegu-kaksik jäägiigant, kiirgab ainult 1,1 korda nii palju energiat, kui ta Päikeselt saab. Neptuun kiirgab umbes 2,61 korda rohkem – palju suurem ülejääk, kuigi Neptuun on Päikesest üle 50% kaugemal kui Uraan ja saab ainult umbes 40% päikeseenergiast, mida Uraan saab. Keegi ei tea täielikult, kust see täiendav siseenergia pärit on, kuid see on piisavalt tugev, et juhtida kiiremaid planeetituuli kusagil Päikesesüsteemis.

Sügavalt selles ahis teeb rõhk midagi peaaegu uskumatut. Umbes 7000 km sügavusel võivad tingimused olla nii äärmused, et metaanimolekulid katkestavad ja tekivad uuesti teemandikristallide kujul, mis seejärel valuvad planeedi sisemusse kuni raesadu. See on üks vähestest kohtadest Päikesesüsteemis, kus tavaline ilmastikunähtus võiks hõlmata tegelikke vääriskive, mis langeb taevast – lihtsalt mitte kusagil, kus inimene võiks seista ja vaadata.

Neptuunil on oma ringlus, kuigi palju nõrgem kui Saturnusel, ja seda ei kinnitatud pildistamise kaudu, kuni Voyager 2 kosmoselaev selle 1989. aastal pildistas. Rõngad kannavad tavapäraselt isiklikku nime seadistamist. Sisumus on Galle'i rõngas, Johann Gottfried Galle'i järgi nimetatud, astronoom, kes esmakordselt nägi Neptuuni teleskoobi kaudu. Järgmine rõngas on Le Verrier'i rõngas, Urbain Le Verrier'i auks, kes arvutasid, kus Neptuun peab olema. Veelgi väljaspool on Lasselli rõngas, William Lasselli järgi nimetatud, inglise astronoom, kes avastas Neptuuni suurima kuu.

Isegi Neptuuni rõngaste heledaimad kobarad – selle ringkaared – said erineva nimetamise teema. Kellade vastu liikudes kutsutakse neid Fraternité, Égalité 1 ja 2, Liberté ja Courage. Esimesed neli nime tulevad „vabadusest, võrdsusest, vennalusest", Prantsusmaa Revolutsiooni ja Vabariigi moto, leitud ja nimetatud Prantsusmaalt juhtivate tähelepanekutiimide poolt.

Neptuuni suurim kuu, Triton, avastas Briti astronoom William Lassell 10. oktoobril 1846 – vaid 17 päeva pärast Neptuuni endast. See kiirus pole õnnetus: Triton on piisavalt hele ja lähedal, et tähelepanelik vaatleja, kes uut planeeti jõrge, oli kohustatud seda kiiresti märkama.

See, mis teeb Tritoni kummaliseks, on tema orbiit. Triton tiirleb Neptuuni retrograadul orbiidil, pöörledes planeedi enda pöörlemise vastassuunas – ainus suur kuu Päikesesüsteemis, kes seda teeb. See tagurpidi liikumine on tugev märk, et Triton ei sündinud Neptuuni kõrvale üldse, vaid jäädis hiljem planeedi gravitatsiooniga kinni. See on ka surma aeglane kohus: sest Tritoni orbiit töötab Neptuuni pöörlemise vastu selle asemel, kuu spiraalid aeglaselt sisse ja see lõpuks rebittakse, umbes 28 miljardi aasta pärast, kui jõudis Roche piirini.

Triton on ka geoloogiliselt elus viisidel, mis jääkuudel harv on. Üks selle suurimaid jooni on Leviathan Patera, kaldera sarnane struktuur umbes 100 km läbimõõduga, ümbritsetud massiivse külmunud laavatasandiga nimega Cipango Planum, mis katab vähemalt 490 000 km². Pealegi püüdis Voyager 2 sond kuu toimingutes: 1989 jälgis seda geiseri taolisi lädemeid lämmastikugaasi ja tolmust, mis pursusid Tritoni pinna alt kuni 8 km kõrgustesse sillaksite – aktiivne ventilatsioon kuul, mis on nii külm, et majutab lämmastikujää.

Peaaegu kõik, mida me Neptuuni tormitest, rõngaist ja Tritoni geiseritest lähedalt teame, tuleb ühest möödumisest. Voyager 2, mille NASA 20. augustil 1977 käivitas, vaid 16 päeva enne oma kaksikute Voyager 1, jääb ainsaks kosmosesondiks, mis kunagi Päikesesüsteemi jäägigantitest külastas. Ükski teine missioon ei ole siis tagasi läinud.

See möödumisleht vastutab ka värvmiütuse eest, mis kinnis jäi aastakümnete. Neptuuni atmosfäär on tegelikult vaid nõrgalt sinine optilises spektris – vaid veidi rohkem küllastunud kui Uraani atmosfääri kahvatu sinine. Kuid kui Voyager 2 Neptuuni 25. augustil 1989 möödus, üle paisutasid pildiosakaared värvkontrasti suuresti, et pilveid, bande ja tuuli paremini paljastada. Tulemuseks tundus Neptuun sügavalt sinine peaaegu valge Uraani kõrval, ja see dramaatiline kontrast on siis, miks enamik inimestest ette kujutab endiselt Neptuuni elava azuuri sinise maailmana, kuigi selle tegelik värv on palju lähemal tema jäässe naabri.

• Wikipedia: Neptune
• Wikipedia: Great Dark Spot
• Wikipedia: Rings of Neptune
• Wikipedia: Triton (moon)
• Wikipedia: Voyager 2