علت تفاوت رنگ دوقلوهای منظومه شمسی - گروه سرگرمی

به گزارش فرارو، دو سیاره اورانوس و نپتون، شبیه ترین سیارات به یک دیگر در منظومه شمسی ما هستند. اندازه و جرم آن ها تقریباً یکسان است، ترکیبات و ساختار های مشابهی دارند و حتی نرخ چرخش آن ها مثل هم است، اما این دو یک تفاوت گیج کننده با هم دارند و آن رنگ ظاهری آنهاست. اکنون برخی دانشمندان مدعی شده اند که توانسته اند این معما را حل کنند و پاسخ قانع کننده ای برای این مسئله بیابند.

اگر به تصاویر اورانوس و نپتون نگاه کرده باشید، متوجه می شوید که نپتون یک سایه مجذوب کننده از لاجوردی را عرضه می کند که طوفان های چرخشی قابل مشاهده دارد. در سمت دیگر، اورانوس بیشتر به یک گوی سبز کمرنگ می ماند که سطحی کاملاً صاف و ظریف دارد. اما اگر این دو سیاره از هر لحاظ بسیار شبیه به هم هستند، تفاوت در رنگ آبی مبتنی بر متان آن ها از کجا آمده است؟

اکنون یک تحقیق نو آپلود شده در سرور پیش چاپ و در انتظار بررسی وبسایت آرکایو arXiv، ادعا می کند که پاسخی برای این مسئله پیدا کرده است. به گفته تیمی به سرپرستی پاتریک ایروین، فیزیکدان سیاره ای از دانشگاه آکسفورد در بریتانیا، لایه ای گسترده از مه رنگ اورانوس را رقیق می کند و در نتیجه یک گوی رنگ پریده تر در مقایسه با دوقلوی دورتر آن ایجاد می کند. اورانوس و نپتون، با توجه به اندازه گیری های ما از این دو سیاره، ساختار بسیار مشابهی دارند. یک هسته سنگی کوچک از طریق گوشته ای از آب، آمونیاک و یخ های متان احاطه شده است. بعد، یک اتمسفر گازی وجود دارد که عمدتاً از هیدروژن، هلیوم و متان تشکیل شده است و در نهایت جو فوقانی قرار گرفته است که شامل ابر ها می شود. این جو یکدست نیست و تصور می شود که مانند جو هر سیاره دیگری در منظومه شمسی، لایه لایه است.

ایروین و همکارانش مشاهدات مرئی و نزدیک به فروسرخ این دو سیاره را تجزیه و تحلیل کردند تا مدل های نوی از لایه های جوی آن ها ایجاد کنند. آن ها پیروز به یافتن مدل هایی شدند که مشاهداتی همچون طوفان های روی نپتون و سایه کم رنگ تر اورانوس را به خوبی تأیید می کنند. این محققان در مدل های خود، متوجه شدند که هر دو سیاره دارای لایه ای از مه فتوشیمیایی هستند. این فرآیند زمانی اتفاق می افتد که پرتو های فرابنفش خورشید، ذرات آئروسل را در جو تجزیه می کند و ذرات مه تولید می کند. ما این یک فرآیند را بطور معمول در دیگر سیارات همچون زهره، زمین، زحل، مشتری، سیاره کوتوله پلوتو و قمر های تیتان و تریتون نیز دیده می شود.

محققان این لایه را Aerosol-2 نامیدند و در هر دو سیاره به نظر می رسد که منبعی از دانه های ابر است که در مرز پایین تر به یخ متان متراکم تبدیل می شود و به صورت برف در جو می بارد. در اورانوس اما، به نظر می رسد این لایه دو برابر مات تر از نپتون است و به همین دلیل است که این دو سیاره متفاوت به نظر می رسند. این محققان در مقاله خود می نویسند: از آنجایی که مشخص شده این ذرات جذب کننده اشعه ماوراء بنفش هستند، این امر بازتاب کمتر مشاهده شده UV اورانوس را توضیح می دهد و همچنین توضیح می دهد که چرا به نظر می رسد اورانوس برای چشم انسان رنگ آبی کم رنگ تری نسبت به نپتون دارد، زیرا این ذرات دارای بازتاب قابل مشاهده تقریباً سفیدی هستند.

تیرگی کمتر لایه آئروسل-2 نپتون همچنین توضیح می دهد که چرا مشاهده لکه های تاریک در جو نپتون راحت تر از اورانوس است.

در زیر لایه Aerosol-2 یک لایه مه عمیق تر به نام Aerosol-1 وجود دارد که در آن متان دوباره تبخیر شده و ذرات مه را دوباره رسوب می دهد. سپس این ذرات مه متراکم می شوند و به کریستال های زیر میکرونی سولفید هیدروژن تبدیل می شوند. علامت طیفی این منطقه با یخ و مه تاریک سازگار است. این تیم معتقد است که این منطقه Aerosol-1 جایی است که منشأ ویژگی های تاریک مانند لکه ها و نوار های مشاهده شده روی نپتون است. اگر لایه Aerosol-2 نپتون نازک تر و شفاف تر باشد، این ویژگی ها را بیشتر نمایان می کند.

با این همه، مشخص نیست که چرا لایه آئروسل-2 نپتون به چگالی لایه اورانوس نیست، اما محققان بر این باورند که جو نپتون ممکن است بهتر از اورانوس با برف کردن متان، مه را از بین ببرد. آن ها نوشتند: مشاهدات آینده درباره اورانوس و نپتون ممکن است به حل این سوال کمک کند که آیا نقاط تاریک و منطقه ها تاریک، ناشی از تاریک شدن یا پاک شدن لایه آئروسل-1 هستند یا خیر.