Туманный цвет недальних планет

Александр Гурьянов
(«ХиЖ», 2022, №7)

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)

123

Разные разности

20.11.2022 17:30:00

Исследователи из Университета Тренто в Италии проанализировали, как хранение в прозрачных бутылках влияет на концентрацию летучих веществ, из которых складывается аромат белого вина.

>>
14.11.2022 15:30:00

…порошок безопасного трехкомпонентного сплава Nd2Fe14B при внесении в горелку дает фонтан длинных искр, каждая из которых со временем становится ярче и порождает пучки новых искр…

…приматологи получили первые свидетельства длительных социальных отношений между шимпанзе и гориллами в дикой природе

…низкие концентрации хлорида цетилпиридиния, входящего в состав некоторых ополаскивателей для рта, уничтожают вирус SARS-CoV-2, разрушая его липидную мембрану


>>
10.11.2022 14:00:00

Можно ли что-то противопоставить засухе и защитить посевы? Неожиданное решение придумали ученые из Института физико-химических исследований в Японии. Они предлагают добавлять в почву этиловый спирт.

>>
08.11.2022 15:30:00

Менделеев считал, что углеводороды образуются в мантии Земли из неорганического углерода и водорода на сверхбольших глубинах. С начала ХХI века в разных лабораториях мира физики проводят эксперименты, подтверждающие эту идею.

>>
02.11.2022 12:00:00

Однажды на мероприятии в Белом доме директор компании Goya Foods хвалебно отозвался о президенте Дональде Трампе, после чего в соцсетях сразу появились призывы объявить этой фирме бойкот. Эту историю, которая описывается научным понятием «политический консьюмеризм», исследовали ученые из Школы прикладной экономики и менеджмента Корнеллского университета.

>>