Почему Уран и Нептун разного цвета?

Последние две планеты нашей Солнечной системы, Уран и Нептун, имеют много общего. Они похожи как по весу, так и по размерам. Структура их атмосфер также схожа. Однако у этих планет есть один элемент, который делает их очень разными: то, как мы видим их с Земли. Возможно, этот вопрос можно было бы научно прояснить.

Научное объяснение как побочный эффект исследований

Разница, упомянутая в начале, касается цвета обеих планет. В то время как Нептун видится нам достаточно голубой планетой, Уран предстает гораздо ярче, бледнее. Как оказывается, это может быть связано с одним принципиальным отличием в строении атмосфер этих планет, без которого они выглядели бы похожими. Речь идет о концентрации тумана в одном из слоев атмосферы Урана и Нептуна. Это связано с тем, что в случае Урана этот слой может быть намного толще, чем в случае Нептуна.

Это объяснение вытекает из модели, разработанной международной группой исследователей под руководством профессора Патрика Ирвина из Оксфордского университета. Он гораздо более универсален. Почему? Поскольку в контексте более ранних моделей основное внимание уделялось тому, как выглядят атмосферы Урана и Нептуна в случае световых волн только определенной длины, модель группы профессора Ирвина учитывает гораздо более широкий диапазон длин волн: от ультрафиолетового до почти инфракрасного. Стоит, однако, отметить, что выводы относительно Урана и Нептуна были в основном неким побочным эффектом, а точнее интересным бонусом проделанной работы,

Атмосфера Урана и Нептуна

Также был углублен анализ атмосферных слоев обеих планет и в модель включены частицы тумана, в том числе и для более глубоких слоев атмосферы, чем раньше. Модель предполагает наличие трех слоев газов, расположенных на разной высоте. Важнейшим здесь является второй, средний слой, в котором находятся, в том числе, частицы тумана. И именно здесь ученые считают, что Уран и Нептун разные. Но почему слой тумана для Нептуна должен быть тоньше? Ответ кроется в циркуляции газов на этих планетах и ​​в том, как частицы тумана удаляются из атмосферы.

За это отвечают молекулы совсем другого газа, а именно метана. Вышеупомянутая группа ученых подозревает, что метан поднимается в слой тумана, откуда в свою очередь «собирает» свои частицы в виде льда. Затем в виде специфических осадков, с которыми мы не имеем дело на Земле, – метанового снега – туман переносится в нижние слои атмосферы. Но откуда разница? Что ж, атмосфера Нептуна намного активнее, даже словосочетание «бурная» сюда входит, тогда как его уранский аналог гораздо спокойнее. В результате именно атмосфера Нептуна лучше справляется с откачкой метана, который в свою очередь быстрее выводит из верхних слоев накопившиеся там частицы тумана.

Описание и результаты исследования опубликованы в Journal of Geophysical Research: Planets ( DOI: 10.1029/2022JE007189 ).

Источник: NOIRLab, фото: NASA/JPL-Caltech/B. Йонссон. Здесь изображены Уран (слева) и Нептун (справа), полученные «Вояджером-2» во время облета планет в 1980-х годах.