Observationer från rymdteleskopet Hubble, NASA:s infraröda teleskop och Gemini-observatoriet avslöjar att överflödigt dis på Uranus gör den blekare än Neptunus och att mörka fläckar orsakas av att ett andra djupare moln-/disskikt mörknar.

Astronomer kanske nu förstår varför de liknande planeterna Uranus och Neptunus har olika färger. Med hjälp av observationer från Hubble Space Telescope, NASA Infrared Telescope Facility och Gemini North-teleskopet har forskare utvecklat en enda atmosfärisk modell som matchar observationer av båda planeterna. Modellen avslöjar att överflödigt dis på Uranus byggs upp i planetens stillastående, tröga atmosfär och får den att framstå som en ljusare ton än Neptunus. Modellen avslöjar också närvaron av ett andra, djupare lager som, när det mörknar, kan förklara mörka fläckar i dessa atmosfärer, såsom den berömda Great Dark Spot (GDS) som observerades av Voyager 2 1989.

Neptunus och Uranus har mycket gemensamt - de har liknande massor, storlekar och atmosfäriska sammansättningar - men deras utseende är märkbart olika. Vid synliga våglängder har Neptunus en klart blåare färg än Uranus och astronomer har nu en förklaring till varför detta kan vara.

Ny forskning tyder på att ett lager av koncentrerat dis som finns på båda planeterna är tjockare på Uranus än ett liknande lager på Neptunus och "vitar" Uranus utseende mer än Neptunus. Om det inte fanns något dis i atmosfärerna i Neptunus och Uranus, skulle båda se nästan lika blå ut.

Denna slutsats kommer från en modell som ett internationellt team ledd av Patrick Irwin, professor i planetfysik vid Oxford University, utvecklat för att beskriva aerosollager i atmosfärerna i Neptunus och Uranus. Tidigare undersökningar av dessa planeters övre atmosfärer hade fokuserat på atmosfärens utseende vid endast specifika våglängder. Men denna nya modell, som består av flera atmosfäriska lager, matchar observationer från båda planeterna över ett brett spektrum av våglängder samtidigt. Den nya modellen inkluderar även grumlingspartiklar på djupare lager som tidigare ansetts innehålla bara moln av metan- och svavelväteisar.

"Detta är den första modellen som samtidigt passar observationer av reflekterat solljus från ultraviolett till nära infraröd våglängd", förklarar professor Irwin, som är huvudförfattare till en artikel som presenterar detta resultat i Journal of Geophysical Research:Planets i> . "Det är också den första som förklarar skillnaden i synlig färg mellan Uranus och Neptunus."

Teamets modell består av tre lager aerosoler på olika höjder. Nyckelskiktet som påverkar färgerna är mellanskiktet, som är ett skikt av dispartiklar (kallas i papperet som Aerosol-2-skiktet) som är tjockare på Uranus än på Neptunus. Teamet misstänker att metanis på båda planeterna kondenserar på partiklarna i detta lager, vilket drar partiklarna djupare in i atmosfären i en regn av metansnö. Eftersom Neptunus har en mer aktiv, turbulent atmosfär än vad Uranus har, tror teamet att Neptunus atmosfär är mer effektiv när det gäller att bryta upp metanpartiklar i dislagret och producera denna snö. Detta tar bort mer av diset och håller Neptunus dislager tunnare än det är på Uranus, vilket gör Neptunus blåare än Uranus.

"Vi hoppades att utvecklingen av den här modellen skulle hjälpa oss att förstå moln och dis i isgiganternas atmosfärer", kommenterar Mike Wong, en astronom vid University of California, Berkeley, och en medlem av teamet bakom detta resultat. "Att förklara skillnaden i färg mellan Uranus och Neptunus var en oväntad bonus!"

För att skapa denna modell analyserade professor Irwins team en uppsättning observationer av planeterna som omfattar ultravioletta, synliga och nära-infraröda våglängder (från 0,3 till 2,5 mikrometer) tagna med NASA/ESA Hubble Space Telescope, NASAs infraröda teleskopanläggning som ligger nära toppen av Maunakea i Hawaii, och Gemini North Telescope, också beläget i Hawaii.

Modellen hjälper också till att förklara de mörka fläckarna som ibland är synliga på Neptunus och mer sporadiskt på Uranus. Medan astronomer redan var medvetna om närvaron av mörka fläckar i atmosfären på båda planeterna, visste de inte vilket aerosollager som orsakade dessa mörka fläckar eller varför aerosolerna vid dessa lager var mindre reflekterande. Teamets forskning kastar ljus över dessa frågor genom att visa att en mörkare av partiklarna i det djupaste lagret av deras modell skulle ge mörka fläckar som mycket liknar de som ses på Neptunus och ibland på Uranus. + Utforska vidare

En möjlig förklaring till skillnaden i de blå nyanserna hos Uranus och Neptunus