Почему Уран и Нептун разного цвета? Ученые нашли объяснение

3 years ago

Уран и Нептун — почти что планеты-близнецы в Солнечной системе. Они почти одного размера и массы, имеют схожий состав и структуру и даже вращаются примерно с одной скоростью.

Но при этом они разного цвета: Уран гладкий и бледно-лазурный, а Нептун насыщенно синий с видимыми пятнами штормов. Откуда такое различие, если по всем остальным характеристикам они схожи?

Группа ученых под руководством физика-планетолога Патрика Ирвина из Оксфордского университета утверждает, что ей удалось найти ответ. Они предполагают, что Уран покрыт более разреженным слоем атмосферы, который размывает его цвет. Их статья еще не была отрецензирована, но авторы выложили её в открытый доступ (ссылка в конце поста).

(NASA/JPL-Caltech; NASA) — Снимки Вояджера-2

Итак, поговорим о строении этих планет. Напрямую их нутро никто не изучал, что все наши знания о физике и эволюции планет позволяют сделать предположение, что в центре у таких тел находится небольшое каменное ядро, окруженное мантией из воды, аммиака и метанового льда. Следом идет атмосфера из водорода, гелия и метана, а еще выше — верхний слой атмосферы. И этот слой не однороден, у него есть свои слои.

Группа Ирвина изучила данные наблюдений планет в видимом и близком инфракрасном диапазоне и на основе этих данных создала модели их атмосферных слоев. Им удалось подобрать модели, которые отлично объясняли наблюдения — и штормы на Нептуне, и бледный цвет Урана.

По этим моделям у обеих планет есть слой фотохимической “дымки”. Эта дымка образуется, когда ультрафиолетовые лучи Солнца измельчают аэрозольные частицы атмосферы. Такой процесс наблюдается на Венере, Земле, Сатурне, Юпитере, карликовом Плутоне и даже спутниках Титан и Тритон.

Ученые назвали этот слой Aerosol-2. И, судя по моделям, на обеих планетах этот слой является главным источником “семян” для облаков, которые конденсируются в метановый лед на нижней границе и опадают снегом вглубь планеты. На Уране этот слой кажется в два раза более непрозрачным, чем на Нептуне.

Раз эти частицы поглощают ультрафиолет, то более плотный слой объясняет, почему Уран слабее отражает ультрафиолет.

Под Aerosol-2 есть и более глубокий слой Aerosol-1, в котором метан снова испаряется и превращается в дымку. Дымка же конденсируется с субмикронные кристаллы сероводрода. Такое объяснение совпадает с данными спектрального анализа темных пятен Нептуна. Поэтому команда считает, что темные пятна нептуна — это как раз просвечивающий слой Aerosol-1.

В общем, очень любопытное исследование, которое намечает пути для дальнейшей работы в разных направлениях.

Научная статья еще не была отрецензирована, но её выложили в открытый доступ на сайте препринтов arXiv:2201.04516. Источник: Science Alert.

1 comment