Астрономы, возможно, теперь знают, почему Уран и Нептун имеют разные цвета. Используя наблюдения космического телескопа Хаббл НАСА/ЕКА, а также телескопа Gemini North и инфракрасного телескопа НАСА, 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 его более светлым, чем Нептун.
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 насыщенный глубокий лазурный оттенок, тогда как Уран имеет отчетливо бледный оттенок голубого. Теперь у астрономов есть объяснение, почему две планеты имеют разный цвет.
Новое исследование предполагает, что слой концентрированной дымки, который присутствует на обеих планетах, на Уране толще, чем на Нептуне, и поэтому «белит» внешний вид Урана больше, чем у Нептуна . Если бы в атмосферах Нептуна и Урана не было дымки, они оба казались бы почти одинаково голубыми из-за рассеивания синего света в их атмосферах .
Этот вывод следует из модели , разработанной международной группой под руководством Патрика Ирвина, профессора планетарной физики Оксфордского университета, для описания аэрозольных слоев в атмосферах Нептуна и Урана . Предыдущие исследования верхних атмосфер этих планет были сосредоточены на появлении атмосферы только на определенных длинах волн. Однако эта новая модель состоит из нескольких атмосферных слоев и соответствует наблюдениям с обеих планет в широком диапазоне длин волн. Новая модель также включает частицы дымки в более глубоких слоях, которые ранее считались состоящими только из облаков метана и сероводородных льдов.
Модель команды 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 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 считает, что атмосфера Нептуна более эффективно взбивает частицы метана в слой дымки и производит этот снег. Это удаляет больше дымки и делает слой дымки на Нептуне тоньше, чем на Уране, в результате чего синий цвет Нептуна выглядит ярче.
Чтобы создать эту модель, команда Ирвина проанализировала архивные данные за несколько лет, полученные с космического телескопа Хаббл НАСА/ЕКА . Эти спектрографические данные были получены с помощью спектрографа изображений космического телескопа Хаббл (STIS), охватывающего широкий диапазон длин волн от ультрафиолетового до видимого и инфракрасного (0,3–1,0 микрометра). Он был дополнен данными наземных телескопов: набором новых наблюдений телескопа Gemini North и архивными данными Инфракрасного телескопа Хаббл НАСА , оба из которых расположены на Гавайях.
Хаббл обеспечивает превосходные виды характерных атмосферных бурь, характерных для обеих планет, известных как «темные пятна», о которых астрономы знают уже много лет. Не было точно известно, какие слои атмосферы были нарушены темными пятнами, чтобы сделать их видимыми для Хаббла. Модель, созданная командой, объясняет, что придает пятнам темный вид и почему их легче обнаружить на Уране, чем на Нептуне.
