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.
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.
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.