iulie 5, 2022

Obiectiv Jurnalul de Tulcea – Citeste ce vrei sa afli

Informații despre România. Selectați subiectele despre care doriți să aflați mai multe

O nouă descoperire dezvăluie motivul diferitelor culori ale lui Uranus și Neptun

Nava spațială Voyager 2 a NASA a capturat aceste vederi ale lui Uranus (stânga) și Neptun (dreapta) în timpul survolărilor planetare din anii 1980. Credit: NASA/JPL-Caltech/B. Johnson

Observațiile de la Observatorul Gemeni și alte telescoape relevă ceață excesivă[{” attribute=””>Uranus makes it paler than Neptune.

Astronomers may now understand why the similar planets Uranus and Neptune have distinctive hues. Researchers constructed a single atmospheric model that matches observations of both planets using observations from the Gemini North telescope, the NASA Infrared Telescope Facility, and the Hubble Space Telescope. The model reveals that excess haze on Uranus accumulates in the planet’s stagnant, sluggish atmosphere, giving it a lighter hue than Neptune.

Planetele Neptun și Uranus au multe în comun – au mase, dimensiuni și compoziții atmosferice similare – totuși aspectul lor este semnificativ diferit. La lungimi de undă vizibile, Neptun are o culoare vizibil mai albastră, în timp ce Uranus are o nuanță mai deschisă de cyan. Astronomii au acum o explicație pentru ce cele două planete sunt atât de diferite ca culoare.

Noile cercetări indică faptul că stratul de ceață concentrată găsit pe ambele planete este mai gros pe Uranus decât un strat similar pe Neptun și „albește” aspectul lui Uranus mai mult decât pe Neptun.[1] Dacă nu este ceață ambianta Din Neptun și Uranus, ambele vor apărea aproximativ egale în albastru.[2]

Această concluzie vine dintr-un model[3] pe care o echipă internațională condusă de Patrick Irwin, profesor de fizică planetară la Universitatea din Oxford, a dezvoltat pentru a descrie straturile de aerosoli din atmosferele lui Neptun și Uranus.[4] Investigațiile anterioare ale atmosferelor superioare ale acestor planete s-au concentrat doar pe aspectul atmosferei la anumite lungimi de undă. Cu toate acestea, acest nou model, care este format din mai multe straturi atmosferice, se potrivește cu observațiile de pe ambele planete pe o gamă largă de lungimi de undă. Noul model include, de asemenea, particule neclare în straturi mai adânci despre care se credea anterior că conțin doar nori de gheață de metan și hidrogen sulfurat.

Atmosfera lui Uranus și Neptun

Această diagramă arată trei straturi de aerosoli în atmosferele lui Uranus și Neptun, așa cum au fost concepute de o echipă de oameni de știință condusă de Patrick Irwin. Altimetrul de pe grafic reprezintă presiunea peste 10 bar.
Stratul cel mai adânc (stratul de aerosoli-1) este gros și constă dintr-un amestec de gheață cu hidrogen sulfurat și particule din interacțiunea atmosferelor planetare cu lumina soarelui.
Stratul principal care afectează culorile este stratul mijlociu, care este un strat de particule de ceață (denumit în hârtie stratul de aerosoli-2) care este mai gros pe Uranus decât pe Neptun. Echipa bănuiește că, pe ambele planete, gheața de metan se condensează pe particulele din acest strat, trăgând particulele mai adânc în atmosferă pe măsură ce cad zăpada de metan. Deoarece atmosfera lui Neptun este mai activă și mai turbulentă decât cea a lui Uranus, echipa crede că atmosfera lui Neptun este mai eficientă în a manevra particulele de metan în stratul de ceață și a produce acea zăpadă. Acest lucru elimină mai multă ceață și menține stratul de ceață al lui Neptun mai subțire decât este pe Uranus, ceea ce înseamnă că albastrul lui Neptun pare a fi mai puternic.
Deasupra ambelor straturi este un strat extins de ceață (stratul de aerosoli 3) similar stratului de dedesubt, dar mai fragil. Pe Neptun, deasupra acestui strat se formează și particule mari de gheață de metan.
Credit: Gemini International Observatory/NOIRLab/NSF/AURA, J. da Silva/NASA/JPL-Caltech/B. Johnson

„Acesta este primul model care se potrivește sincron cu observațiile luminii solare reflectate de la ultraviolete la infraroșu apropiat”, a explicat Irwin, autorul principal al unei lucrări de cercetare care prezintă această descoperire în Journal of Geophysical Research: Planets. „El este și primul care explică diferența de culoare vizibilă dintre Uranus și Neptun”.

Modelul echipei este format din trei straturi de aerosoli la diferite altitudini.[5] Stratul principal care afectează culorile este stratul mijlociu, care este un strat de particule de ceață (denumit în hârtie stratul de aerosoli-2) care este mai gros peste Uranus Dintre Neptun. Echipa bănuiește că, pe ambele planete, gheața de metan se condensează pe particulele din acest strat, trăgând particulele mai adânc în atmosferă pe măsură ce cad zăpada de metan. Deoarece atmosfera lui Neptun este mai activă și mai turbulentă decât cea a lui Uranus, echipa crede că atmosfera lui Neptun este mai eficientă în a manevra particulele de metan în stratul de ceață și a produce acea zăpadă. Acest lucru elimină mai multă ceață și menține stratul de ceață al lui Neptun mai subțire decât este pe Uranus, ceea ce înseamnă că albastrul lui Neptun pare a fi mai puternic.

Mike Wong, astronom la[{” attribute=””>University of California, Berkeley, and a member of the team behind this result. “Explaining the difference in color between Uranus and Neptune was an unexpected bonus!”

To create this model, Irwin’s team analyzed a set of observations of the planets encompassing ultraviolet, visible, and near-infrared wavelengths (from 0.3 to 2.5 micrometers) taken with the Near-Infrared Integral Field Spectrometer (NIFS) on the Gemini North telescope near the summit of Maunakea in Hawai‘i — which is part of the international Gemini Observatory, a Program of NSF’s NOIRLab — as well as archival data from the NASA Infrared Telescope Facility, also located in Hawai‘i, and the NASA/ESA Hubble Space Telescope.

The NIFS instrument on Gemini North was particularly important to this result as it is able to provide spectra — measurements of how bright an object is at different wavelengths — for every point in its field of view. This provided the team with detailed measurements of how reflective both planets’ atmospheres are across both the full disk of the planet and across a range of near-infrared wavelengths.

“The Gemini observatories continue to deliver new insights into the nature of our planetary neighbors,” said Martin Still, Gemini Program Officer at the National Science Foundation. “In this experiment, Gemini North provided a component within a suite of ground- and space-based facilities critical to the detection and characterization of atmospheric hazes.”

The model also helps explain the dark spots that are occasionally visible on Neptune and less commonly detected on Uranus. While astronomers were already aware of the presence of dark spots in the atmospheres of both planets, they didn’t know which aerosol layer was causing these dark spots or why the aerosols at those layers were less reflective. The team’s research sheds light on these questions by showing that a darkening of the deepest layer of their model would produce dark spots similar to those seen on Neptune and perhaps Uranus.

Notes

  1. This whitening effect is similar to how clouds in exoplanet atmospheres dull or ‘flatten’ features in the spectra of exoplanets.
  2. The red colors of the sunlight scattered from the haze and air molecules are more absorbed by methane molecules in the atmosphere of the planets. This process — referred to as Rayleigh scattering — is what makes skies blue here on Earth (though in Earth’s atmosphere sunlight is mostly scattered by nitrogen molecules rather than hydrogen molecules). Rayleigh scattering occurs predominantly at shorter, bluer wavelengths.
  3. An aerosol is a suspension of fine droplets or particles in a gas. Common examples on Earth include mist, soot, smoke, and fog. On Neptune and Uranus, particles produced by sunlight interacting with elements in the atmosphere (photochemical reactions) are responsible for aerosol hazes in these planets’ atmospheres.
  4. A scientific model is a computational tool used by scientists to test predictions about a phenomena that would be impossible to do in the real world.
  5. The deepest layer (referred to in the paper as the Aerosol-1 layer) is thick and is composed of a mixture of hydrogen sulfide ice and particles produced by the interaction of the planets’ atmospheres with sunlight. The top layer is an extended layer of haze (the Aerosol-3 layer) similar to the middle layer but more tenuous. On Neptune, large methane ice particles also form above this layer.

More information

This research was presented in the paper “Hazy blue worlds: A holistic aerosol model for Uranus and Neptune, including Dark Spots” to appear in the Journal of Geophysical Research: Planets.

The team is composed of P.G.J. Irwin (Department of Physics, University of Oxford, UK), N.A. Teanby (School of Earth Sciences, University of Bristol, UK), L.N. Fletcher (School of Physics & Astronomy, University of Leicester, UK), D. Toledo (Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial, Spain), G.S. Orton (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, USA), M.H. Wong (Center for Integrative Planetary Science, University of California, Berkeley, USA), M.T. Roman (School of Physics & Astronomy, University of Leicester, UK), S. Perez-Hoyos (University of the Basque Country, Spain), A. James (Department of Physics, University of Oxford, UK), J. Dobinson (Department of Physics, University of Oxford, UK).

NSF’s NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory), the US center for ground-based optical-infrared astronomy, operates the international Gemini Observatory (a facility of NSF, NRC–Canada, ANID–Chile, MCTIC–Brazil, MINCyT–Argentina, and KASI–Republic of Korea), Kitt Peak National Observatory (KPNO), Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO), the Community Science and Data Center (CSDC), and Vera C. Rubin Observatory (operated in cooperation with the Department of Energy’s SLAC National Accelerator Laboratory). It is managed by the Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) under a cooperative agreement with NSF and is headquartered in Tucson, Arizona. The astronomical community is honored to have the opportunity to conduct astronomical research on Iolkam Du’ag (Kitt Peak) in Arizona, on Maunakea in Hawai‘i, and on Cerro Tololo and Cerro Pachón in Chile. We recognize and acknowledge the very significant cultural role and reverence that these sites have for the Tohono O’odham Nation, the Native Hawaiian community, and the local communities in Chile, respectively.

READ  Ariane 5 lansează sateliți civili și militari; O misiune de a face loc pentru eliberarea lui James Webb