Co je zodpovědné za rozdílnou barvu planet Uran a Neptun?

Mezinárodní tým planetologů pod vedením vědců z University of Oxford uskutečnil analýzu pozorování Uranu a Neptunu v oboru viditelného světla a infračerveného záření prováděných pomocí Hubbleova vesmírného teleskopu HST, dalekohledu NASA s názvem Infrared Telescope Facility (ITF) a dalekohledu Gemini North telescope.

Planeta Uran a sousední Neptun jsou klasifikovány jako ledoví obři jako protiklad k obřím plynným planetám Jupiter a Saturn. Oba ledoví obři mají mnoho společného, přesto Neptun vypadá zřetelně modřejší než jeho planetární soused Uran.

Na základě nového výzkumu profesor Patrick Irwin z University of Oxford a jeho spolupracovníci využili dalekohledy HST, ITF a Gemini North Telescope ke zdokonalení modelu, který popisuje vrstvy aerosolu v atmosférách obou ledových obrů.

„Toto je první model umožňující přizpůsobení pozorování odraženého slunečního světla od ultrafialového až po infračervené záření,“ říká Patrick Irwin. „Je to rovněž první vysvětlení odlišnosti viditelného zbarvení planet Uran a Neptun.“

Model, který tým vypracoval, zahrnuje tři vrstvy mlhy na odlišných výškách v atmosféře každé z planet. Prostřední vrstva mlžných částic, přesně nad úrovní kondenzace metanu, jak bylo zjištěno, je hustší na Uranu než na Neptunu, a která právě ovlivňuje pozorované zbarvení obou planet.

Na obou planetách kondenzuje metanový led na částicích v prostřední vrstvě vytvářející spršku metanového sněhu, která přitahuje mlžné částice hlouběji do atmosféry, kde mohou následně podporovat kondenzaci sirovodíku v podobě ledu, vytvářející oddělené hluboké vrstvy v podobě mlhy či oblaků.

Planeta Neptun má mnohem aktivnější turbulentní atmosféru než Uran, což nasvědčuje tomu, že atmosférou Neptunu mnohem efektivněji proniká plynný metan do vrstvy mlhy, kde může kondenzovat na částicích mlhy a vytvářet zmiňovaný sníh.

Toto působení odstraňuje většinu mlhy a udržuje vrstvu mlhy na Neptunu řidší, než je tomu na Uranu, díky čemuž Neptun vypadá modřejší než planeta Uran. Naproti tomu nadbytečná mlha na Uranu dělá planetu stagnující s netečnou atmosférou, což dodává planetě světlejší tóny zbarvení než v případě Neptunu.

Popis k obrázku: Schéma ukazuje tři vrstvy aerosolů v atmosférách planet Uran a Neptun. Výškové měřítko diagramu reprezentuje tlak nad hodnotou 10 bar. Nejhlubší vrstva (Aerosol-1) je hustá a složená ze směsi ledu sirovodíku a částic vytvářených interakcí atmosfér planet se slunečním zářením. Klíčovou vrstvou, která ovlivňuje barvu, je prostřední vrstva, která obsahuje částice mlhy (Aerosol-2), která je na Uranu hustější než na Neptunu. Patrick Irwin se svými spolupracovníky mají podezření, že na obou planetách metanový led kondenzuje na částicích v této vrstvě, stahující částice hlouběji do atmosféry v podobě spršky metanového sněhu. Protože Neptun má mnohem aktivnější turbulentní atmosféru než Uran, vědci se domnívají, že atmosférou Neptunu mnohem snáze pronikají částice metanu do vrstvy mlhy a vytváří zde metanový sníh. To odstraňuje větší množství mlhy a udržuje ji na Neptunu řidší než na Uranu, což znamená, že modrá barva Neptunu má silnější odstín. Nad oběma těmito vrstvami se prostírá vrstva mlhy (Aerosol-3) podobná spodní vrstvě, avšak mnohem řidší.

Autoři rovněž dokázali, že přítomnost druhé – hlubší vrstvy v modelu – která když ztmavne, by mohla vysvětlovat temné skvrny příležitostně pozorovatelné na Neptunu a velmi sporadicky na Uranu, jako například byla známá Velká tmavá skvrna na Neptunu, kterou pozorovala v roce 1989 kosmická sonda Voyager 2.

Zatímco astronomové si již byli vědomi přítomnosti tmavých skvrn v atmosférách obou planet, nevěděli, jaké vrstvy mlhy způsobily vznik těchto tmavých skvrn a jestli byly způsobeny řídnutím či tmavnutím této vrstvy.

„Doufali jsme, že vývoj tohoto modelu nám pomůže porozumět výskytu oblačnosti a vrstev mlhy v atmosférách těchto ledových obrů,“ říká Mike Wong, astronom na University of California, Berkeley. „Vysvětlení barevných rozdílů mezi Uranem a Neptunem byl neočekávaný bonus!“

Článek byl publikován v časopise Journal of Geophysical Research: Planets.

Zdroj: http://www.sci-news.com/astronomy/hazy-neptune-uranus-10863.html a https://phys.org/news/2022-05-scientists-uranus-neptune.html

autor: František Martinek