Туманный цвет недальних планет

Александр Гурьянов

Газовые гиганты Уран и Нептун похожи если не как близнецы, то как родные братья. У седьмой и восьмой планет Солнечной системы с диаметрами около четырех земных примерно равные массы и сходные до процентов составы атмосфер (водород, гелий, метан и др.). Планеты слегка отличаются цветом, то есть спектрами. Нептун ярко-голубой, Уран бледно-голубой. Причины до конца не выяснены.
Обычно, чтобы определить состав атмосферы, астрофизики изучают спектры солнечного излучения, отраженного от планет. Делают они это лишь на определенных длинах волн или в узких диапазонах. Поэтому ученым часто сложно сравнивать и обобщать выводы разных наблюдений.

Недавно в печати появилась новая работа международной команды исследователей, которую возглавил профессор Оксфордского университета Патрик Ирвин (Patrick Irwin). В ней для Урана и Нептуна на основе анализа спектральных кривых в широком диапазоне 0,3—2,5 микрон авторы предложили  универсальную слоевую модель атмосфер.

Сами спектры получены на трех известных спектральных инструментах: телескопах Джемини Север и IRTF на Гавайях, а также знаменитом космическом телескопе имени Хаббла. Выводы новой теории хорошо согласуются с наблюдаемыми характеристиками спектров.

Если раньше ученые считали, что глубокие атмосферные слои Урана и Нептуна содержат только облака метана и льды сероводорода, то теперь к ним добавили метановый туман. Единая модель утверждает, что цвет планет связан с наличием в атмосферах трех аэрозольных слоев метана. Их толщины удобно характеризовать диапазонами давлений, так как с глубиной атмосферное давление возрастает. Через газовые законы его можно пересчитать в высоты.

В первом слое, простирающемся на глубину до давлений 1—2 атмосферы, происходит конденсация метана в мелкие аэрозольные частицы. Их размер нарастает с глубиной, и ключевой для цвета средний слой уже состоит из ледяного аэрозольного тумана. Он медленно опускается вниз и, смешиваясь с более теплыми слоями, дает зародыши сероводородного льда третьего слоя, давление в котором выше 5—7атмосфер.

Приятным бонусом для ученых стал побочный результат, объясняющий темные пятна, иногда появляющиеся в атмосфере Нептуна и очень редко — Урана. У Нептуна более активная и турбулентная атмосфера, это делает средний слой более динамичным, истончает его, снижая коэффициент пропускания солнечного излучения к третьему слою. Затемнение или осветление нижнего слоя объясняет цвета и спектры пятен. У Урана более толстый слой застойного тумана, из-за чего его атмосфера в целом более белая, поэтому Уран ярче Нептуна. Если б туман на планетах отсутствовал, обе они были б одинаково голубыми. Астрофизики впервые построили модель с такими широкими обобщениями.


Journal of Geophysical Research: Planets, 23. 05. 2022 - полный текст

Разные разности
Бактериофаги против дезодорантов
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное реш...
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...
Пишут, что...
…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C… …пластырь с микроиглами против ...