Urano e Nettuno. La navicella spaziale Voyager 2 della NASA ha catturato queste vedute di Urano (a sinistra) e Nettuno (a destra) durante i sorvoli dei pianeti negli anni '80. Credito:NASA/JPL-Caltech/B. Jonsson
Le osservazioni del telescopio spaziale Hubble, del telescopio a infrarossi della NASA e del Gemini Observatory, rivelano che l'eccessiva foschia su Urano lo rende più pallido di Nettuno e che le macchie scure sono causate dall'oscuramento di un secondo strato di nuvola/foschia più profondo.
Gli astronomi ora possono capire perché i pianeti simili Urano e Nettuno hanno colori diversi. Utilizzando le osservazioni del telescopio spaziale Hubble, della NASA Infrared Telescope Facility e del telescopio Gemini North, i ricercatori hanno sviluppato un unico modello atmosferico che corrisponde alle osservazioni di entrambi i pianeti. Il modello rivela che la foschia in eccesso su Urano si accumula nell'atmosfera stagnante e lenta del pianeta e fa apparire un tono più chiaro di Nettuno. Il modello rivela anche la presenza di un secondo strato più profondo che, una volta oscurato, può spiegare le macchie scure in queste atmosfere, come il famoso Great Dark Spot (GDS) osservato da Voyager 2 nel 1989.
Nettuno e Urano hanno molto in comune - hanno masse, dimensioni e composizioni atmosferiche simili - ma il loro aspetto è notevolmente diverso. Alle lunghezze d'onda visibili Nettuno ha un colore nettamente più blu di Urano e gli astronomi ora hanno una spiegazione del perché questo potrebbe essere.
Una nuova ricerca suggerisce che uno strato di foschia concentrata che esiste su entrambi i pianeti è più spesso su Urano di uno strato simile su Nettuno e "imbianca" l'aspetto di Urano più di quello di Nettuno. Se non ci fosse foschia nelle atmosfere di Nettuno e Urano, entrambi apparirebbero quasi ugualmente blu.
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 nelle atmosfere di Nettuno e Urano. Precedenti indagini sulle atmosfere superiori di questi pianeti si erano concentrate sull'aspetto dell'atmosfera solo a lunghezze d'onda specifiche. Tuttavia, questo nuovo modello, costituito da più strati atmosferici, abbina simultaneamente le osservazioni di entrambi i pianeti su un'ampia gamma di lunghezze d'onda. Il nuovo modello include anche particelle di foschia negli strati più profondi che in precedenza si pensava contenessero solo nubi di metano e ghiacci di idrogeno solforato.
Diagramma delle atmosfere di Urano e Nettuno. Questo diagramma mostra tre strati di aerosol nelle atmosfere di Urano e Nettuno, come modellato da un team di scienziati guidato da Patrick Irwin. La scala dell'altezza sul diagramma rappresenta l'altezza sopra il livello di 10 barre. Lo strato più profondo (lo strato di Aerosol-1) è spesso e si pensa che sia composto da una miscela di idrogeno solforato ghiaccio e particelle prodotte dall'interazione delle atmosfere dei pianeti con la luce solare. Lo strato chiave che influenza i colori è lo strato intermedio, che è uno strato di particelle di foschia (indicato nella carta come strato di Aerosol-2) che è più spesso su Urano che su Nettuno. Il team sospetta che, su entrambi i pianeti, il ghiaccio di metano si condensa sulle particelle in questo strato, attirando le particelle più in profondità nell'atmosfera sotto 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 sfornare particelle di metano nello strato di foschia e produrre questa neve. Questo rimuove più foschia e mantiene lo strato di foschia di Nettuno più sottile di quanto non lo sia su Urano, il che significa che il colore blu di Nettuno sembra più forte. Sopra entrambi questi strati c'è un esteso strato di foschia (lo strato di Aerosol-3) simile allo strato sottostante ma più tenue. Su Nettuno, sopra questo strato si formano anche grandi particelle di ghiaccio di metano. Credito:Osservatorio internazionale Gemini/NOIRLab/NSF/AURA, J. da Silva/NASA /JPL-Caltech /B. Jonsson
"Questo è il primo modello in grado di adattare simultaneamente le osservazioni della luce solare riflessa dall'ultravioletto al vicino infrarosso", spiega il professor Irwin, che è l'autore principale di un articolo che presenta questo risultato nel Journal of Geophysical Research:Planets . "È anche il primo a spiegare la differenza di colore visibile tra Urano e Nettuno."
Il modello del team è costituito da tre strati di aerosol a diverse altezze. Lo strato chiave che influenza i colori è lo strato intermedio, che è uno strato di particelle di foschia (indicato nella carta come strato di Aerosol-2) che è più spesso su Urano che su Nettuno. Il team sospetta che, su entrambi i pianeti, il ghiaccio di metano si condensa sulle particelle in questo strato, attirando le particelle più in profondità nell'atmosfera sotto 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 sfornare particelle di metano nello strato di foschia e produrre questa neve. Questo rimuove più foschia e mantiene lo strato di foschia di Nettuno più sottile di quanto non sia su Urano, rendendo Nettuno più blu di Urano.
"Speravamo che lo sviluppo di questo modello ci aiutasse a capire le nuvole e le foschie nelle atmosfere dei giganti di ghiaccio", commenta Mike Wong, astronomo dell'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!"
Per creare questo modello, il team del professor Irwin ha analizzato una serie di osservazioni dei pianeti che comprendono lunghezze d'onda dell'ultravioletto, del visibile e del vicino infrarosso (da 0,3 a 2,5 micrometri) effettuate con il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA, la struttura del telescopio a infrarossi della NASA situata vicino a il vertice di Maunakea alle Hawai'i e il Gemini North Telescope, anch'esso situato alle Hawai'i.
Il modello aiuta anche a spiegare le macchie scure che sono visibili occasionalmente su Nettuno e più sporadicamente su Urano. Sebbene gli astronomi fossero già consapevoli della presenza di macchie scure nelle atmosfere di entrambi i pianeti, non sapevano quale strato di aerosol stesse causando 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 delle particelle nello strato più profondo del loro modello produrrebbe macchie scure molto simili a quelle osservate su Nettuno e occasionalmente su Urano. + Esplora ulteriormente
