Dodano: 14 czerwiec 2022r.

Dlaczego Uran i Neptun różnią się kolorem?

Ostatnie dwie z planet naszego Układu Słonecznego, czyli Uran i Neptun, mają ze sobą wiele wspólnego. Są podobne pod względem tak mas, jak i rozmiaru. Również struktura ich atmosfer jest podobna. W przypadku tych planet jeden element zdecydowanie je jednak różni: to, jak je widzimy z Ziemi. Być może kwestię tę udało się naukowo wyjaśnić.

Dlaczego Uran i Neptun różnią się kolorem?

 

Naukowe wyjaśnienie efektem ubocznym prowadzonych badań

Wspomniana na wstępie różnica dotyczy koloru obu planet. Podczas gdy Neptun jest przez nas widziany jako dość błękitna planeta, Uran wydaje się o wiele jaśniejszy, bledszy. Jak się okazuje może to wynikać z jednej zasadniczej różnicy w strukturze atmosfer tych planet, bez której wyglądałyby one podobnie. Chodzi o koncentrację mgły w jednej z warstw atmosfery Urana i Neptuna. Oto bowiem w przypadku Urana warstwa ta może być zdecydowanie grubsza, niż ma to miejsce na Neptunie.

Takie właśnie wyjaśnienie wyłania się z modelu stworzonego przez międzynarodowy zespół badaczy pod kierownictwem profesora Patricka Irwina z Uniwersytetu Oksfordzkiego. Jest on o wiele bardziej wszechstronny. Dlaczego? Ponieważ o ile w kontekście wcześniejszych modeli skupiano się jedynie na tym, jak atmosfery Urana i Neptuna prezentują się w przypadku fal świetlnych tylko o określonej długości, o tyle w modelu zespołu profesora Irwina wzięto pod uwagę znacznie szerszy zakres długości fal: od światła ultrafioletowego aż po niemalże podczerwone. Warto jednak wspomnieć o tym, że wnioski dotyczące Urana i Neptuna były w zasadzie swoistym efektem ubocznym, lub raczej ciekawym bonusem prowadzonych prac, ponieważ rozwijając ten model zespół badaczy miał przede wszystkim na względzie lepsze zrozumienie zachowania chmur i mgieł w atmosferach lodowych gigantów, do których obie te planety się zaliczają.

Atmosfery Urana i Neptuna

Pogłębiono również analizę warstw atmosfer obu planet i uwzględniono w modelu cząsteczki mgły, w tym w odniesieniu głębszych, niż do tej pory warstw atmosfery. W modelu założono istnienie trzech warstw gazów, zlokalizowanych na różnych wysokościach. Najistotniejsza jest tutaj warstwa druga, środkowa, w której to właśnie zlokalizowane są m.in. cząsteczki mgły. I to właśnie tutaj naukowcy uważają, że Uran i Neptun się różnią. Dlaczego jednak w przypadku Neptuna warstwa mgły miałaby być cieńsza? Odpowiedź kryje się w cyrkulacji gazów na tych planetach i sposobie, w jaki cząsteczki mgły są z atmosfery usuwane.

Są za to odpowiedzialne cząsteczki zupełnie innego gazu, a mianowicie metanu. Wspomniany zespół naukowców podejrzewa, że metan unosi się aż do warstwy mgły, skąd z kolei w postaci lodowej „zbiera” jej cząsteczki. Z nią następnie w postaci specyficznego opadu, z którym na Ziemi nie mamy do czynienia - metanowego śniegu - mgła jest przemieszczana na niższe warstwy atmosfery. Skąd jednak różnica? Otóż atmosfera Neptuna jest o wiele bardziej aktywna, pada tu nawet sformułowanie „turbulentna”, podczas gdy jej odpowiednik na Uranie jest zdecydowanie spokojniejszy. W efekcie to właśnie atmosfera Neptuna lepiej sobie radzi ze swoistym „przepompowywaniem” metanu, który z kolei szybciej usuwa z górnych warstw nagromadzone tam cząsteczki mgły.

Opis i rezultaty badań ukazały się na łamach pisma „Journal of Geophysical Research: Planets” (DOI: 10.1029/2022JE007189).

 

Źródło: NOIRLab, fot. NASA/JPL-Caltech/B. Jónsson. Na zdjęciu obraz Urana (po lewej) i Neptuna (po prawej) uchwycone przez sondę Voyager 2 podczas przelotu obok planet w latach 80. XX wieku.