چرا سیارات اورانوس و نپتون رنگ‌های متفاوتی دارند؟

جی پلاس، به نقل از سایتک دیلی، مشاهدات "تلسکوپ جمنای"(Gemini Observatory) و سایر تلسکوپ‌ها نشان می‌دهد که وجود مه بیش از اندازه روی اورانوس، آن را از نپتون کم‌رنگ‌ تر می‌کند.

ایسنا نوشت؛ ستاره‌شناسان ممکن است اکنون بفهمند که چرا سیارات اورانوس و نپتون دارای رنگ‌های متفاوتی هستند. آنها با استفاده از مشاهدات تلسکوپ جمنای، "تلسکوپ مادون قرمز ناسا"(NASA IRTF) و "تلسکوپ فضایی هابل"(Hubble Space Telescope)، یک مدل جوی ساخته‌اند که با مشاهدات مربوط به هر دو سیاره مطابقت دارد. این مدل نشان می‌دهد که مه اضافی روی اورانوس، در جو راکد و کند سیاره جمع می‌شود و رنگ روشن‌تری نسبت به نپتون به آن می‌دهد.

سیارات نپتون و اورانوس، اشتراکات زیادی دارند. آنها جرم، اندازه و ترکیبات جوی مشابهی دارند اما ظاهر آنها به طور قابل توجهی متفاوت است. نپتون در طول موج‌های مرئی، دارای رنگ آبی‌تری است؛ در حالی که اورانوس، سایه‌ کم‌رنگی از رنگ فیروزه‌ای دارد. ستاره‌شناسان اکنون توضیحی برای تفاوت رنگ این دو سیاره دارند.

پژوهش‌ جدیدی نشان می‌دهد لایه‌ای از مه متمرکز که در هر دو سیاره وجود دارد، در اورانوس ضخیم‌تر از لایه مشابه روی نپتون است و موجب می‌شود که ظاهر اورانوس سفیدتر از نپتون باشد. اگر در جو نپتون و اورانوس مه وجود نداشت، هر دو تقریبا به یک اندازه آبی بودند.

این نتیجه‌گیری از مدلی حاصل می‌شود که یک گروه بین‌المللی از پژوهشگران به سرپرستی "پاتریک ایروین"(Patrick Irwin)، استاد فیزیک سیاره‌ای "دانشگاه آکسفورد"(Oxford University)، برای توصیف لایه‌های آئروسل در جو نپتون و اورانوس ابداع کرده‌اند. پژوهش‌های پیشین در مورد جو فوقانی این سیارات، فقط بر طول موج‌های خاصی متمرکز شده بودند.

این مدل جدید متشکل از لایه‌های جوی متعدد، مشاهدات هر دو سیاره را در طیف وسیعی از طول موج‌ها با یکدیگر مطابقت می‌دهد. همچنین این مدل جدید، ذرات مه در لایه‌های عمیق‌تر را بررسی می‌کند که پیشتر تصور می‌شد تنها حاوی ابرهای متان و یخ‌های سولفید هیدروژن هستند.

ایروین گفت: این نخستین مدلی است که مشاهدات مربوط به نور خورشید منعکس‌شده از ماوراءبنفش گرفته تا طول موج‌های نزدیک به فروسرخ را به طور همزمان تطبیق می‌دهد. همچنین، نخستین پژوهشی است که تفاوت رنگ مرئی اورانوس و نپتون را توضیح می‌دهد.

مدلی که این گروه پژوهشی ابداع کرده‌اند، متشکل از سه لایه از ذرات معلق در هوا در ارتفاعات گوناگون است. لایه کلیدی که بر رنگ‌ها تأثیر می‌گذارد، لایه میانی است. این لایه از ذراتی تشکیل شده که در این پژوهش به آنها "آئروسل۲"(Aerosol-۲) گفته می‌شود و در اورانوس، ضخیم‌تر از نپتون است. فرضیه پژوهشگران این است که در هر دو سیاره، یخ متان روی ذرات این لایه متراکم می‌شود و ذرات را به عمق جو می‌کشاند.

از آنجا که نپتون جوی فعال و متلاطم‌تر از اورانوس دارد، پژوهشگران بر این باور هستند که جو نپتون در به هم ریختن ذرات متان، کارآمدتر است. این امر، لایه مه نپتون را نازک‌تر از اورانوس نگه می‌دارد و بدان معناست که رنگ آبی نپتون، پررنگ‌تر به نظر می‌رسد.

"مایک وانگ"(Mike Wong)، ستاره‌شناس "دانشگاه کالیفرنیا، برکلی"(UC Berkeley) و از اعضای این گروه پژوهشی اظهار داشت: ما امیدوار بودیم که توسعه این مدل به درک ابرها و مه‌ها در جو سیارات غول‌پیکر یخی کمک کند. توضیح تفاوت رنگ بین اورانوس و نپتون، یک مزیت غیرمنتظره بود.

دستگاه موسوم به "NIFS" در تلسکوپ جمنای، اهمیت ویژه‌ای برای به دست آوردن این نتیجه داشت زیرا این دستگاه می‌تواند امکان اندازه‌گیری میزان روشنایی یک شیء را در طول موج‌های مختلف فراهم کند. این کار به پژوهشگران کمک کرد تا اندازه‌گیری‌های دقیقی را در مورد میزان بازتاب در جو هر دو سیاره انجام دهند.

"مارتین استیل"(Martin Still)، مسئول برنامه جمنای در "بنیاد ملی علوم آمریکا"(NSF) گفت: تلسکوپ جمنای به ارائه بینش‌های جدیدی در مورد سیاره‌های همسایه ما کمک می‌کنند. جمنای در این آزمایش، یک مولفه را ارائه کرد که برای تشخیص و شناسایی جو سیارات، حیاتی است.

همچنین، این مدل به توضیح دادن نقاط تاریکی کمک می‌کند که گهگاه در نپتون قابل مشاهده هستند و کمتر در اورانوس شناسایی می‌شوند. اگرچه ستاره‌شناسان پیشتر در مورد وجود لکه‌های تاریک در جو هر دو سیاره آگاه بودند اما نمی‌دانستند که کدام لایه آئروسل به ایجاد این لکه‌های تاریک منجر می‌شود یا چرا ذرات معلق در آن لایه‌ها بازتاب کمتری دارند. بررسی‌های این گروه پژوهشی نشان می‌دهد که تاریک شدن عمیق‌ترین لایه مدل آنها می‌تواند لکه‌های تاریکی مشابه آنچه در نپتون و اورانوس دیده می‌شود، پدید آورد.

این پژوهش، در "Journal of Geophysical Research" به چاپ رسید.