Astronoomid saavad nüüd aru, miks sarnased planeedid Uraan ja Neptuun on erinevat värvi. Kasutades Gemini Northi teleskoobi, NASA infrapunateleskoobi ja Hubble’i kosmoseteleskoobi vaatlusi, on teadlased välja töötanud ühtse atmosfäärimudeli, mis ühtib mõlema planeedi vaatlustega. Mudel näitab, et Uraani liigne udu koguneb planeedi seisvas atmosfääris ja muudab selle heledamaks kui Neptuun.
Neptuun on selgelt sinisem
Neptuunil ja Uraanil on palju ühist – neil on sarnased massid, suurused ja atmosfääri koostis –, kuid nende välimus on märkimisväärselt erinev. Nähtavatel lainepikkustel on Neptuun selgelt sinisem, Uraan aga kahvatu tsüaani varjund. Astronoomidel on nüüd seletus, miks need kaks planeeti on erinevat värvi.
Uued uuringud näitavad, et mõlemal planeedil esinev kontsentreeritud udukiht on Uraanil paksem kui sarnane kiht Neptuunil ja muudab Uraani välimust rohkem kui Neptuuni oma. Kui Neptuuni ja Uraani atmosfääris poleks udu, näiksid mõlemad peaaegu võrdselt sinised.
See järeldus tuleneb mudelist, mille Oxfordi ülikooli planetaarfüüsika professori Patrick Irwini juhitud rahvusvaheline töörühm töötas välja kihtide kirjeldamiseks Neptuuni ja Uraani atmosfääris. Nende planeetide ülemiste atmosfääride varasemad uuringud olid keskendunud atmosfääri välimusele ainult teatud lainepikkustel. Kuid see uus mudel, mis koosneb mitmest atmosfäärikihist, vastab mõlema planeedi vaatlustele laias lainepikkuses. Uus mudel sisaldab ka uduosakesi sügavamates kihtides, mis varem arvati sisaldavat ainult metaani ja vesiniksulfiidi jääpilvi.
“See on esimene mudel, mis sobib samaaegselt peegeldunud päikesevalguse vaatlustega ultraviolettkiirgusest kuni infrapunase lainepikkuseni,” selgitas Irwin, kes on ajakirjas Journal of Geophysical Research: Planets seda tulemust tutvustava artikli juhtiv autor. “See on ka esimene, mis selgitab Uraani ja Neptuuni nähtava värvi erinevust.”
Mudel jälgib planeetide erinevaid kihte
Töörühma mudel koosneb kolmest erineva kõrgusega kihist. Võtmekiht, mis värve mõjutab, on keskmine kiht, mille uduosakeste kiht on Uraanil paksem kui Neptuunil. Meeskond kahtlustab, et mõlemal planeedil kondenseerub metaanjää selle kihi osakestele, tõmmates osakesed metaanlumesaju käes sügavamale atmosfääri. Kuna Neptuuni atmosfäär on aktiivsem ja turbulentsem kui Uraanil, usub meeskond, et Neptuuni atmosfäär on metaaniosakeste udukihi kokku segamisel ja selle lume tekitamisel tõhusam. See eemaldab rohkem udu ja hoiab Neptuuni udukihi õhemana kui Uraanil, mis tähendab, et Neptuuni sinine värv näeb tugevam välja.
“Lootsime, et selle mudeli väljatöötamine aitab meil mõista pilvi ja udusid hiiglaslikes atmosfäärides,” kommenteeris Mike Wong, California ülikooli Berkeley astronoom ja selle tulemuse taga oleva töörühma liige. “Uraani ja Neptuuni värvierinevuse selgitamine oli ootamatu boonus!”
Selle mudeli loomiseks analüüsis Irwini meeskond planeetide vaatluste kogumit, mis hõlmas ultraviolett-, nähtava- ja lähiinfrapuna-lainepikkusi (0,3–2,5 mikromeetrit), mis tehti lähi-infrapuna-integraalvälja spektromeetriga (NIFS) Gemini Northi teleskoobi lähedal.
Gemini Northi NIFS-i instrument oli selle tulemuse jaoks eriti oluline, kuna see suudab anda spektreid – mõõtmisi selle kohta, kui hele on objekt erinevatel lainepikkustel – iga vaatevälja punkti jaoks. See andis meeskonnale üksikasjalikud mõõtmised selle kohta, kui peegeldav on mõlema planeedi atmosfäär nii planeedi täiskettal kui ka infrapuna-lähedaste lainepikkuste vahemikus.
Mudel aitab selgitada ka tumedaid laike, mis on aeg-ajalt nähtavad Neptuunil ja harvemini tuvastatavad Uraanil. Kuigi astronoomid olid juba teadlikud tumedate laikude olemasolust mõlema planeedi atmosfääris, ei teadnud nad, milline aerosoolikiht neid tumedaid laike põhjustas või miks nende kihtide aerosoolid olid vähem peegeldavad. Meeskonna uuringud valgustavad neid küsimusi, näidates, et nende mudeli sügavaima kihi tumenemine tekitaks tumedaid laike, mis on sarnased Neptuunil ja võib-olla Uraanil nähtudega.
