Наблюдения из обсерватории Gemini в рамках программы NOIRLab, а также из других телескопов, показывают, что избыток дымки на Уране делает его цвет бледнее, чем у Нептуна.
Теперь астрономы могут понять, почему похожие друг на друга планеты Уран и Нептун имеют разные цвета. Используя наблюдения с телескопа Gemini North, инфракрасного телескопа НАСА и космического телескопа Хаббла, исследователи разработали единую модель атмосферы, которая соответствует наблюдениям за обеими планетами. Модель показывает, что избыточная дымка на Уране накапливается в застойной, вялой атмосфере планеты и делает цвет планеты Уран более светлым, чем у Нептуна.
У Нептуна и Урана много общего — у них схожие массы, размеры и состав атмосферы, — но их внешний вид заметно различается. В видимом диапазоне длин волн Нептун имеет отчетливо более синий цвет, тогда как Уран имеет бледноватый оттенок голубого. Теперь у астрономов есть объяснение, почему две планеты имеют разный цвет.
Новое исследование предполагает, что слой концентрированной дымки, существующий на обеих планетах, на Уране толще, чем аналогичный слой на Нептуне, и поэтому он «отбеливает» внешний вид Урана больше, чем у Нептуна. Если бы в атмосферах Нептуна и Урана не было дымки, обе планеты казались бы почти одинаково голубыми.
Этот вывод следует из модели, разработанной международной группой под руководством Патрика Ирвина (Patrick Irwin), профессора планетарной физики Оксфордского университета, для описания аэрозольных слоев в атмосферах Нептуна и Урана.
Предыдущие исследования верхних слоев атмосфер этих планет были сосредоточены на появлении атмосферы только на определенных длинах волн. Однако эта новая модель, состоящая из нескольких атмосферных слоев, соответствует наблюдениям с обеих планет в широком диапазоне длин волн. Новая модель также включает частицы дымки в более глубоких слоях, которые ранее по предположениям содержали только облака метана и сероводородные льдинки.
«Это первая модель, которая одновременно соответствует наблюдениям за отраженным солнечным светом от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазона», — пояснил Ирвин. «Это также первое объяснение разницы в видимых цветах между Ураном и Нептуном».
Новая модель состоит из трех слоев аэрозолей на разной высоте. Ключевым слоем, влияющим на цвета, является средний слой, представляющий собой слой частиц дымки (называемый в статье слоем Aerosol-2), который на Уране толще, чем на Нептуне.
Команда ученых подозревает, что на обеих планетах метановый лед конденсируется на частицах в этом слое, затягивая частицы глубже в атмосферу в виде дождя из метанового снега. Поскольку у Нептуна более активная и турбулентная атмосфера, чем у Урана, команда предполагает, что атмосфера Нептуна более эффективно взбивает частицы метана в слой дымки и создает такой снег. Этот процесс удаляет больше дымки и делает слой дымки на Нептуне тоньше, чем на Уране, и именно поэтому синий цвет Нептуна выглядит насыщенее и сильнее.
Модель также помогает объяснить темные пятна, которые иногда видны на Нептуне и реже обнаруживаются на Уране. Хотя астрономы уже знали о наличии темных пятен в атмосферах обеих планет, они не знали, какой аэрозольный слой вызывает эти темные пятна или почему аэрозоли в этих слоях обладают меньшей отражательной способностью. Исследование команды проливает свет на эти вопросы, показывая, что затемнение самого глубокого слоя их модели приведет к появлению темных пятен, подобных тем, что видны на Нептуне и, возможно, на Уране.
Источник: AGU
Контакты автора научного исследования:
Patrick Irwin
University of Oxford Department of Physics
Email: patrick.irwin@physics.ox.ac.uk