دلیل تفاوت رنگ اورانوس و نپتون مشخص شد

جی پلاس، ستاره شناسان به تازگی دلیل تفاوت رنگ سیارات مشابه اورانوس و نپتون را متوجه شده اند و اکنون توضیحی برای دلیل تفاوت رنگ این دو سیاره دارند.

باشگاه خبرنگاران جوان نوشت؛ سیاره‌های نپتون و اورانوس اشتراکات زیادی از جمله اندازه، جرم و ترکیبات جوی دارند، اما علی رغم شباهت ها، ظاهر آن‌ها به طور قابل توجهی متفاوت است. در طول موج‌های مرئی، سیاره نپتون دارای رنگ آبی‌تر است در حالی که اورانوس سایه‌ای کم‌رنگ از فیروزه‌ای است.

اختر شناسان با استفاده از مشاهدات تلسکوپ شمالی جمینی، تأسیسات تلسکوپ فروسرخ ناسا و تلسکوپ فضایی هابل، یک مدل جوی واحد را توسعه داده‌اند که با مشاهدات هر دو سیاره مطابقت دارد. این مدل نشان می‌دهد که مه بیش از حد در  در جو راکد و کُند اورانوس جمع می‌شود و باعث می‌شود که رنگ آن روشن‌تر از نپتون به نظر برسد.

تحقیقات جدید نشان می‌دهد لایه‌ای از مه غلیظ که در هر دو سیاره وجود دارد، در اورانوس ضخیم‌تر از لایه مشابه روی نپتون است و این موضوع باعث می‌شود که ظاهر اورانوس روشن‌تر از نپتون باشد. در واقع اگر در جو نپتون و اورانوس مه وجود نداشت، هر دو سیاره تقریباً به یک اندازه آبی به نظر می‌رسیدند.

این نتیجه گیری از مدلی حاصل می‌شود که یک تیم بین المللی به رهبری پاتریک ایروین، پروفسور فیزیک سیاره‌ای دانشگاه آکسفورد، برای توصیف لایه‌های آئروسل در جو نپتون و اورانوس ایجاد کرده است.

تحقیقات قبلی روی این سیارات، بر ظاهر جو در طول موج‌های خاص متمرکز شده بود. با این حال، این مدل جدید متشکل از لایه‌های جوی متعدد، با مشاهدات هر دو سیاره در طیف وسیعی از طول‌موج‌ها مطابقت دارد. همچنین این مدل جدید، ذرات مه در لایه‌های عمیق‌تر را نشان می‌دهد که قبلاً تصور می‌شد تنها حاوی ابر‌های متان و یخ‌های سولفید هیدروژن هستند.

مدل این تیم از سه لایه ذرات معلق، در ارتفاعات مختلف تشکیل شده است. لایه کلیدی که بر رنگ‌ها تأثیر می‌گذارد، لایه میانی و لایه‌ای که از ذرات مه تشکیل شده و در اورانوس ضخیم‌تر از نپتون است. این تیم مشکوک است که در هر دو سیاره، یخ متان بر روی ذرات این لایه متراکم می‌شود و ذرات را در یک بارش برف متان به عمق جو می‌کشاند. از آنجایی که نپتون جوی متلاطم‌تر از اورانوس دارد، تیم تحقیقاتی بر این باور است که جو نپتون در ریختن ذرات متان به لایه مه و تولید این برف فعال‌تر است. این کار مقدار بیشتری از مه را از بین می‌برد و لایه مه نپتون را نازک‌تر از اورانوس نگه می‌دارد، به این معنی که رنگ آبی نپتون پررنگ‌تر به نظر می‌رسد.

مایک وانگ اخترشناس دانشگاه کالیفرنیا و یکی از اعضای این مطالعه، اظهار داشت: امیدوار بودیم که توسعه این مدل به ما در درک ابر‌ها و مه‌ها در جو غول‌پیکر یخی کمک کند. توضیح تفاوت رنگ بین اورانوس و نپتون یک اتفاق هیجان انگیز بود.

برای ایجاد این مدل، تیم پژوهش مجموعه‌ای از مشاهدات سیارات شامل طول موج‌های فرابنفش، مرئی و مادون قرمز (از ۰.۳ تا ۲.۵ میکرومتر) را که با طیف‌سنج میدان انتگرال مادون قرمز نزدیک (NIFS) در تلسکوپ شمالی جمینی انجام شده بود، تجزیه و تحلیل کردند.

ابزار NIFS در تلسکوپ شمالی جمینی، اهمیت ویژه‌ای در به نتیجه رسیدن این مطالعه داشت، زیرا می‌توانند طیف‌ها (اندازه‌گیری میزان روشنایی یک شی در طول موج‌های مختلف) را برای هر نقطه، در میدان دید آن ارائه دهند. این مسئله به تیم تحقیقاتی اندازه‌گیری‌های دقیقی از میزان بازتابی اتمسفر هر دو سیاره و طیف وسیعی از طول موج‌های نزدیک به فروسرخ را ارائه کرد.

این مدل همچنین به توضیح نقاط تاریکی که گهگاه در نپتون قابل مشاهده هستند و کمتر در اورانوس شناسایی می‌شوند کمک می‌کند. در حالی که ستاره شناسان از وجود لکه‌های تاریک در جو هر دو سیاره آگاه بودند، اما نمی‌دانستند که کدام لایه آئروسل باعث ایجاد این لکه‌های تاریک می‌شود یا چرا ذرات معلق در آن لایه‌ها، بازتاب کمتری دارند.