Dlaczego Neptun i Uran charakteryzują się innymi barwami? Autorzy nowej pracy, która oczekuje na recenzję, ale już pojawiła się na serwerze arXiv, twierdzą, że znaleźli na to pytanie odpowiedź.
Planeta rozmyta przez mgłę
Zespół, którym kierował fizyk planetarny Patrick Irwin z Uniwersytetu Oksfordzkiego w Wielkiej Brytanii, uważa, że za odcień Urana odpowiada zlokalizowana w jego atmosferze gruba warstwa mgły. To właśnie dlatego ten gazowy gigant ma wyglądać na bledszy niż Neptun.
Zgodnie z dotychczas przeprowadzonymi obserwacjami Uran i Neptun mają bardzo podobną budowę. Obydwa posiadają mały, skalisty rdzeń otoczony płaszczem wody, amoniaku i lodu metanowego. Nad nim znajduje się gazowa atmosfera składająca się głównie z wodoru, helu i metanu. Rzecz jasna, atmosfera ta nie jest jednorodna. Uważa się, że składa się ona z warstw, jak każda inna atmosfera w Układzie Słonecznym.
Irwin przeanalizował ze swoim zespołem wyniki obserwacji obydwu planet przeprowadzonych w zakresie światła widzialnego i bliskiej podczerwieni. Wszystko po to, by wygenerować nowe modele warstw ich atmosfer – modele dobrze odwzorowujące burze panujące na Neptunie oraz jasny odcień Urana.
W swoich modelach obydwie planety posiadają w atmosferze warstwę fotochemicznej mgły. Istnieje ona za sprawą słonecznego promieniowania ultrafioletowego, które rozkłada cząstki aerozolu w atmosferze, wytwarzając cząstki tworzące mgłę. Proces ten jest w Układzie Słonecznym bardzo powszechny. Zachodzi on nie tylko na Uranie i Neptunie, ale także na Wenus, Ziemi, Saturnie, Jowiszu, Plutonie oraz księżycach Tytanie i Trytonie.
Kolejna różnica dzieląca dwa błękitne olbrzymy
Naukowcy nadali omawianej warstwie atmosfery nazwę Aerosol-2. Wygląda na to, że na obydwu planetach jest ona źródłem nasion chmur, które kondensują się do metanowego lodu i opadają do głębszych części atmosfery. Na Uranie ta warstwa wydaje się być jednak dwukrotnie mniej przejrzysta niż na Neptunie – stąd różnica w odcieniach planet.
Co ciekawe, wyższa przejrzystość warstwy Aerosol-2 atmosfery Neptuna wyjaśnia też, dlaczego na Neptunie łatwiej jest zaobserwować plamy. Otóż, poniżej warstwy Aerozol-2 znajduje się głębsza warstwa mgły – Aerosol-1, w której metan ponownie przechodzi w stan gazowy i zaczyna rozpraszać się wśród cząsteczek mgły. Te cząsteczki kondensują zaś w submikronowe kryształy siarkowodoru, które podobno mogą odpowiadać za obecność ciemnych plam.
Niestety nie jest jasne, dlaczego w przypadku Neptuna warstwa Aerosol-2 atmosfery nie jest tak gruba, jak w przypadku Urana. Uczeni wierzą jednak, że Neptun może po prostu lepiej radzić sobie z usuwaniem mgły – metan może tworzyć na nim zalążki chmur częściej.
Przyszłe obserwacje mogą pozwolić znaleźć odpowiedzi na kolejne pytania związane z barwą Urana i Neptuna. Dzięki nim być może dowiemy się jeszcze więcej o tajemniczych warstwach ich atmosfer.
Źródło: arXiv, fot. tyt. NASA/JPL-Caltech