Shades of Urano: gli scienziati sanno perché il pianeta e Nettuno sono diverse tonalità di blu

Perché Urano e Nettuno sono due diverse tonalità di blu?

I due mondi sono abbastanza simili in massa tra loro Urano è circa 15 volte la massa della Terra, mentre Nettuno è a 17 con composizioni atmosferiche quasi identiche di idrogeno (più dell'80% ciascuno), elio e metano. Ma ora, una nuova ricerca suggerisce che un'atmosfera "stagnante e lenta" su Urano consente alla foschia di accumularsi e concentrarsi sul gigante gassoso, rendendolo un blu ciano "più bianco" del ceruleo di Nettuno.

Un nuovo modello, che utilizza lunghezze d'onda dall'ultravioletto al vicino infrarosso, studia più strati atmosferici in ciascuno dei pianeti. Lo studio mostra che negli strati planetari atmosferici interni c'è ancora più foschia del pensiero, piuttosto che solo nuvole ghiacciate di metano e idrogeno solforato. È la prima volta che uno studio prende in considerazione le lunghezze d'onda dall'ultravioletto al vicino infrarosso, piuttosto che concentrarsi su una manciata di onde luminose, hanno detto gli autori.

"È anche il primo [studio] a spiegare la differenza nel colore visibile tra Urano e Nettuno", ha affermato l'autore principale Patrick Irwin, professore di fisica planetaria all'Università di Oxford, in una dichiarazione (si apre in una nuova scheda) del National Science Foundation's National Laboratorio di ricerca sull'astronomia a infrarossi ottici o NOIRLab.

Questa immagine del pianeta Urano è stata scattata da This Webcraft Voyager 2 nel 1986. (Credito immagine: NASA/JPL-Caltech)

In precedenza, gli scienziati avevano suggerito che fosse il metano di Nettuno a rendere quel pianeta così blu, poiché il gas assorbe molta luce rossa e riflette colori più blu. Ma gli scienziati non riuscivano a spiegare cosa stesse succedendo a Urano, dato che ha ancora più metano (2,3% della massa atmosferica, rispetto all'1,9% di Nettuno).

Quella discrepanza suggerisce che qualcos'altro deve essere responsabile della differenza di colore. Ma altre differenze chiave tra i pianeti hanno rivelato pochi indizi sul mistero. Ed entrambi i pianeti sono poco studiati, ognuno è stato visitato solo da un This Webcraft, il Voyager 2 della NASA negli anni '80. Da allora, gli scienziati si sono affidati ai check-in telescopici per monitorare le due sfere blu.

Urano è un mondo strano, che ruota su un lato rispetto al piano del sistema solare in un modo che porta a stagioni estreme che persistono per circa 20 anni. (Uno studio del 2018 ha suggerito che un mondo grande il doppio della Terra ha colpito Urano, causando il suo strano orientamento.) Urano ha anche poco o nessun calore interno per integrare la luce solare, presentando l'atmosfera più fredda di qualsiasi pianeta del sistema solare.

Una delle caratteristiche atmosferiche distintive di Nettuno sono le sue tempeste; I venti di Nettuno possono raggiungere fino a 1.500 mph (2.400 km/h), il più veloce mai rilevato nel sistema solare. Quando la Voyager 2 ha sorvolato Nettuno, ha trovato una grande tempesta soprannominata la "Grande Macchia Oscura", che era abbastanza grande da contenere l'intera Terra. Mentre quel punto è scomparso, altri sono comparsi nelle osservazioni dell'Hubble This Web Telescope.

Urano ha il suo temperamento burrascoso. L'anno 2014, ad esempio, ha avuto uno spettacolo impressionante quando le tempeste erano piuttosto attive nel mondo solitamente quiescente. Gli astronomi sono rimasti sbalorditi dal fatto che la luce solare è stata più forte del pianeta nel 2007, quando la luce del sole è caduta direttamente sull'equatore. Le ragioni di tale intervallo di tempo sono poco conosciute.

Immagini a infrarossi di Urano (1,6 e 2,2 micron) ottenute il 6 agosto 2014, che mostrano una tempesta molto grande sul pianeta. (Credito immagine: Imke de Pater (UC Berkeley) e immagini dell'Osservatorio WM Keck)

Per il nuovo studio, gli astronomi hanno utilizzato più osservatori: nuovi lavori del telescopio Gemini North vicino alla vetta del Mauna Kea alle Hawai'i, insieme a dati d'archivio della NASA Infrared Telescope Facility e Hubble con sede alle Hawaii. Gli studi hanno abbracciato lunghezze d'onda dell'ultravioletto, del visibile e del vicino infrarosso (da 0,3 a 2,5 micrometri).

Una componente particolarmente importante di quei dati erano gli spettri, le "impronte digitali" distintive che misurano la quantità di lunghezze d'onda della luce emessa da un determinato oggetto. Gli spettri di Gemini North hanno permesso agli scienziati di capire quanto riflettesse ogni atmosfera sull'intero pianeta tra diverse lunghezze d'onda della luce del vicino infrarosso.

Il modello risultante si concentra sugli aerosol, o particelle sospese nell'atmosfera, suggerendo tre strati di aerosol a diverse altezze nelle atmosfere dei due pianeti.

Una tempesta è stata avvistata nell'atmosfera di Nettuno nel 2016, con l'Hubble This Web Telescope. (Credito immagine: NASA, ESA e MH Wong e J. Tollefson (UC Berkeley))

È lo strato intermedio di ogni pianeta che sembra essere il più responsabile delle diverse tonalità, affermano i ricercatori. In questo strato su entrambi i pianeti, il ghiaccio di metano si condensa sugli aerosol, ma poi i due mondi divergono.

L'atmosfera più attiva di Nettuno probabilmente produce neve mentre sposta le particelle di metano nella foschia, che rimuove la foschia nel tempo. Urano, tuttavia, ha uno strato di foschia più spesso a causa della sua atmosfera che si muove più lentamente.

Gli scienziati sospettano anche che lo strato di atmosfera centrale sia ciò che produce le macchie scure su ogni pianeta.

Voyager 2 ha scattato questa immagine il 25 gennaio 1986 mentre lasciava Urano diretto a Nettuno. (Credito immagine: NASA/JPL-Caltech)

Gli scienziati probabilmente dovranno continuare a fare affidamento sui dati a terra e su Hubble per studiare i due strani mondi, dal momento che nessun This Webcraft è ancora mirato ad andare così lontano, anche se un nuovo documento del governo suggerisce che una missione Urano dovrebbe essere la priorità più alta della NASA grande missione scientifica planetaria e lancio negli anni '30.

Nel frattempo, gli scienziati dietro la nuova ricerca sperano di saperne di più su come l'atmosfera di Urano cambia prima dell'inizio della primavera meridionale nel 2049, poiché Voyager 2 ha esaminato quella regione in estate.

Uno studio basato sulla ricerca è stato pubblicato (si apre in una nuova scheda) il 23 maggio sul Journal of Geophysical Research: Planets.

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