Forskere forklarer, hvorfor Uranus og Neptun har forskellige farver

Observationer fra Hubble-rumteleskopet, NASAs infrarøde teleskop og Gemini-observatoriet afslører, at overskydende dis på Uranus gør det blegere end Neptun, og at mørke pletter er forårsaget af en mørkfarvning af et andet dybere sky-/dislag.

Astronomer forstår måske nu, hvorfor de lignende planeter Uranus og Neptun har forskellige farver. Ved hjælp af observationer fra Hubble Space Telescope, NASA Infrared Telescope Facility og Gemini North-teleskopet har forskere udviklet en enkelt atmosfærisk model, der matcher observationer af begge planeter. Modellen afslører, at overskydende dis på Uranus opbygges i planetens stillestående, træge atmosfære og får den til at fremstå som en lysere tone end Neptun. Modellen afslører også tilstedeværelsen af ​​et andet, dybere lag, der, når det bliver mørkt, kan forklare mørke pletter i disse atmosfærer, såsom den berømte Great Dark Spot (GDS) observeret af Voyager 2 i 1989.

Neptun og Uranus har meget til fælles - de har lignende masser, størrelser og atmosfæriske sammensætninger - men deres udseende er bemærkelsesværdigt forskellige. Ved synlige bølgelængder har Neptun en tydeligt mere blå farve end Uranus, og astronomer har nu en forklaring på, hvorfor dette kan være.

Ny forskning tyder på, at et lag af koncentreret tåge, der findes på begge planeter, er tykkere på Uranus end et lignende lag på Neptun og "bletter" Uranus' udseende mere end Neptuns. Hvis der ikke var tåge i atmosfæren i Neptun og Uranus, ville begge se næsten lige blå ud.

Denne konklusion kommer fra en model, som et internationalt team ledet af Patrick Irwin, professor i planetarisk fysik ved Oxford University, udviklede til at beskrive aerosollag i atmosfæren i Neptun og Uranus. Tidligere undersøgelser af disse planeters øvre atmosfærer havde kun fokuseret på atmosfærens udseende ved bestemte bølgelængder. Men denne nye model, der består af flere atmosfæriske lag, matcher observationer fra begge planeter på tværs af en lang række bølgelængder samtidigt. Den nye model inkluderer også uklarhedspartikler på dybere lag, som man tidligere havde troet kun indeholdt skyer af methan og svovlbrinteis.

"Dette er den første model, der samtidig passer til observationer af reflekteret sollys fra ultraviolet til nær-infrarøde bølgelængder," forklarer professor Irwin, der er hovedforfatter på et papir, der præsenterer dette resultat i Journal of Geophysical Research:Planets i> . "Det er også den første til at forklare forskellen i synlig farve mellem Uranus og Neptun."

Holdets model består af tre lag aerosoler i forskellige højder. Nøglelaget, der påvirker farverne, er det mellemste lag, som er et lag af uklarhedspartikler (i papiret omtalt som Aerosol-2-laget), der er tykkere på Uranus end på Neptun. Holdet har mistanke om, at metan-is på begge planeter kondenserer på partiklerne i dette lag og trækker partiklerne dybere ind i atmosfæren i en byge af metansne. Fordi Neptun har en mere aktiv, turbulent atmosfære end Uranus, mener holdet, at Neptuns atmosfære er mere effektiv til at kværne metanpartikler op i tågelaget og producere denne sne. Dette fjerner mere af uklarheden og holder Neptuns tågelag tyndere, end det er på Uranus, hvilket gør Neptun mere blå end Uranus.

"Vi håbede, at udviklingen af ​​denne model ville hjælpe os med at forstå skyer og dis i de isgigantiske atmosfærer," kommenterer Mike Wong, en astronom ved University of California, Berkeley, og et medlem af holdet bag dette resultat. "At forklare forskellen i farve mellem Uranus og Neptun var en uventet bonus!"

For at skabe denne model analyserede professor Irwins team et sæt observationer af planeterne, der omfatter ultraviolette, synlige og nær-infrarøde bølgelængder (fra 0,3 til 2,5 mikrometer) taget med NASA/ESA Hubble Space Telescope, NASAs infrarøde teleskopfacilitet beliggende nær ved toppen af ​​Maunakea i Hawai'i og Gemini North Telescope, også placeret i Hawai'i.

Modellen hjælper også med at forklare de mørke pletter, der af og til er synlige på Neptun og mere sporadisk på Uranus. Mens astronomer allerede var opmærksomme på tilstedeværelsen af ​​mørke pletter i atmosfæren på begge planeter, vidste de ikke, hvilket aerosollag der forårsagede disse mørke pletter, eller hvorfor aerosolerne i disse lag var mindre reflekterende. Holdets forskning kaster lys over disse spørgsmål ved at vise, at en mørkfarvning af partiklerne i det dybeste lag af deres model ville producere mørke pletter meget lig dem, der ses på Neptun og lejlighedsvis på Uranus. + Udforsk yderligere

En mulig forklaring på forskellen i de blå nuancer af Uranus og Neptun