Астрономы узнали почему Уран и Нептун имеют разные цвета

Совместная работа нескольких телескопов позволила понять, почему планеты Уран и Нептун в нашей Солнечной системе отличаются по цвету. Благодаря разработке новой модели для исследования их атмосфер, на Уране был обнаружен более толстый слой тумана, который делает его “бледнее”.

Уран и Нептун – две гигантские планеты в нашей Солнечной системе. Хотя они очень похожи по массе, размеру и составу атмосферы, их разная окраска привлекает внимание не только астрономов. Недавнее исследование с помощью трех различных телескопов позволило разгадать тайну цвета двух планет, показав, что особенности атмосферы Урана делают его более бледным.

Снегопад метанового льда

Предыдущие исследования Урана и Нептуна были сосредоточены на внешнем виде атмосферы на определенной длине волны. В ходе последних исследований была разработана новая модель, которая может исследовать широкий диапазон спектра и таким образом описать различные слои атмосфер обеих планет. В частности, исследователи определили большее количество частиц, формирующих эту дымку на Уране, в средней части. Этот фактор влияет на окраску двух планет, делая Уран “бледнее” Нептуна.

Для обеих планет характерен один и тот же атмосферный механизм в этом втором слое. Здесь исследовательская группа подозревает, что метановый лед конденсируется на туманообразующих частицах, выталкивая их глубоко в атмосферу в виде снега. Но в более активной и турбулентной атмосфере Нептуна этот снегопад был бы более эффективным и, следовательно, удалил бы больше дымки, чем на Уране. Вот почему Нептун кажется более синим, чем его соседняя планета.

Расслоение атмосфер Урана и Нептуна

Название “ледяной гигант”, которым характеризуются эти планеты, происходит от присутствия в их атмосферах летучих элементов, называемых льдом, таких как вода, аммиак и метан. Хотя они состоят в основном из водорода и гелия, наличие этих элементов отличает их от других гигантов Солнечной системы, Юпитера и Сатурна.

В представленной модели команда разделила атмосферу на три различных аэрозольных слоя. Термин аэрозоль относится к взвеси капель или мелких частиц газа. В деталях:

Аэрозольный слой-1 – самый глубокий и толстый, состоит из смеси сероводородного льда и частиц, образующихся при взаимодействии атмосферы с солнечным светом. По-видимому, именно потемнение этого слоя приводит к появлению темных пятен, иногда видимых в атмосфере Нептуна и еще реже в атмосфере Урана;

Слой “Аэрозоль-2” – это промежуточный слой, состоящий из слоя дымки, в котором происходит конденсация метана;

Аэрозольный слой-3 – верхний, также характеризуется дымкой, которая более растяжимая и обширная, чем та, что присутствует в промежуточном слое. На Нептуне над ним образуются крупные частицы метанового льда.

Наблюдения с нескольких телескопов

Для создания новой модели были использованы данные трех различных телескопов: Северного телескопа Gemini, Инфракрасного телескопа НАСА и космического телескопа Хаббл. Объединив наблюдения этих приборов, удалось получить информацию об атмосферах планет в широком диапазоне длин волн – от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного.

Особенно важным был вклад интегрального спектрометра ближнего инфракрасного поля (NIFS) – прибора, встроенного в телескоп Gemini North. Он обеспечил детальные измерения взаимодействия атмосфер планет со светом Солнца, благодаря способности получать спектры для каждой точки в поле зрения.

Руководитель программы Gemini Мартин Стилл говорит: “Обсерватории Gemini продолжают предоставлять новую информацию о природе наших соседей-планет. В этом эксперименте Gemini North предоставил компонент всего набора инструментов, как на земле, так и на орбите, которые имеют решающее значение для обнаружения и определения характеристик атмосферной дымки“.