Gli astronomi sono riusciti a capire perché Urano e Nettuno, pianeti simili, hanno colori diversi. Utilizzando le osservazioni del telescopio Gemini North,; dell’Infrared Telescope Facility della NASA e del telescopio spaziale Hubble, i ricercatori hanno sviluppato un unico modello atmosferico. che corrisponde alle osservazioni di entrambi i pianeti. Il modello rivela che l’eccesso di foschia su Urano si accumula nell’atmosfera stagnante. e lenta del pianeta e lo fa apparire di una tonalità più chiara rispetto a Nettuno.
Urano e Nettuno uno strato di foschia concentrata modifica la struttura visibile dei giganti freddi
Nettuno e Urano hanno molto in comune – hanno masse, dimensioni e composizioni atmosferiche simili – eppure le loro apparenze sono notevolmente diverse. Alle lunghezze d’onda visibili, Nettuno ha un colore nettamente più blu, mentre Urano è una pallida tonalità di ciano. Gli astronomi hanno ora una spiegazione del perché i due pianeti abbiano colori diversi.
Una nuova ricerca suggerisce che uno strato di foschia concentrata, che esiste su entrambi i pianeti, è più spesso su Urano rispetto a uno strato simile su Nettuno,. e quindi “sbianca”, così per dire, l’aspetto del primo rispetto al gemello. Se non ci fosse foschia nell’atmosfera di Nettuno e Urano, entrambi apparirebbero praticamente blu allo stesso modo.
Questa conclusione deriva da un modello che un team internazionale guidato da Patrick Irwin, professore di fisica planetaria all’Università di Oxford, ha sviluppato per descrivere gli strati di aerosol nell’atmosfera di Nettuno e Urano. Le precedenti indagini sulle atmosfere superiori di questi pianeti si erano concentrate sull’aspetto dell’atmosfera solo a specifiche lunghezze d’onda. Tuttavia, questo nuovo modello, composto da più strati atmosferici, corrisponde alle osservazioni di entrambi i pianeti in un’ampia gamma di lunghezze d’onda. Il nuovo modello include anche particelle di foschia all’interno degli strati più profondi,. che in precedenza si pensava contenessero solo nubi di metano e ghiacci di idrogeno solforato.
“Questo è il primo modello che si adatta simultaneamente alle osservazioni della luce solare riflessa dalle lunghezze d’onda dell’ultravioletto a quelle del vicino infrarosso”,. ha spiegato Irwin, autore principale di un articolo che presenta questo risultato sul Journal of Geophysical Research: Planets. “È anche il primo a spiegare la differenza di colore visibile tra Urano e Nettuno”.
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Il modello del team consiste in tre strati di aerosol a diverse altezze. Lo strato chiave che influisce sui colori è quello centrale, uno strato di particelle di foschia. (indicato nel documento come strato Aerosol-2) che è più spesso su Urano che su Nettuno. Il team sospetta che, su entrambi i pianeti,. il ghiaccio di metano si condensi sulle particelle di questo strato, .trascinando le stesse più in profondità nell’atmosfera in una pioggia di neve di metano. Poiché Nettuno ha un’atmosfera più attiva e turbolenta di quella di Urano,. il team ritiene che l’atmosfera di Nettuno sia più efficiente nel sollevare le particelle di metano nello strato di foschia e nel produrre questa neve. Ciò rimuove una maggiore quantità di foschia e mantiene questo strato su Nettuno. più sottile di quello di Urano, il che significa che il colore blu di Nettuno appare più intenso.
“Speravamo che lo sviluppo di questo modello ci avrebbe aiutato a comprendere le nubi e le foschie nelle atmosfere dei giganti di ghiaccio”,. ha commentato Mike Wong, astronomo presso l’Università della California, Berkeley, e membro del team dietro questo risultato. “Spiegare la differenza di colore tra Urano e Nettuno è stato un bonus inaspettato!”.
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Per creare questo modello, il team di Irwin ha analizzato una serie di osservazioni dei pianeti che comprendono le lunghezze d’onda dell’ultravioletto,. del visibile e del vicino infrarosso (da 0,3 a 2,5 micrometri, realizzato con l’osservatorio di Uranio. 5 micrometri) .effettuate con lo spettrometro NIFS (Near-Infrared Integral Field Spectrometer) del telescopio Gemini North, vicino alla cima di Maunakea nelle Hawaii; che a sua volta, fa parte dell’osservatorio internazionale Gemini, un programma del NOIRLab della NSF,. .e con i dati d’archivio dell’Infrared Telescope Facility della NASA, anch’esso situato nelle Hawaii, e del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA.
Lo strumento NIFS su Gemini North è stato particolarmente importante per questo risultato,. poiché è in grado di fornire spettri – misure della luminosità di un oggetto a diverse lunghezze d’onda – per ogni punto del suo campo visivo. In questo modo il team ha potuto misurare in modo dettagliato il grado di riflessione dell’atmosfera di entrambi i pianeti,. sia sull’intero disco del pianeta sia su una gamma di lunghezze d’onda del vicino infrarosso.
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“Gli osservatori Gemini continuano a fornire nuove conoscenze sulla natura dei nostri vicini pianeti”; ha dichiarato Martin Still, Gemini Program Officer della National Science Foundation. “In questo esperimento, Gemini North ha fornito un componente di una serie di strutture terrestri .e spaziali fondamentali per il rilevamento e la caratterizzazione delle foschie atmosferiche”.
Il modello aiuta anche a spiegare le macchie scure che sono occasionalmente visibili su Nettuno e meno comunemente rilevate su Urano. Sebbene gli astronomi fossero già a conoscenza della presenza di macchie scure nell’atmosfera di entrambi i pianeti,. non sapevano quale strato di aerosol fosse all’origine di queste macchie scure o perché gli aerosol in quegli strati fossero meno riflettenti. La ricerca del team fa luce su queste domande dimostrando che un oscuramento dello strato più profondo del loro modello, produrrebbe macchie scure simili a quelle osservate su Nettuno e forse su Urano.
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