Nettuno e Urano hanno molto in comune – hanno masse, dimensioni e composizioni atmosferiche simili – ma i loro aspetti sono notevolmente diversi. Alle lunghezze d’onda visibili, Nettuno ha un colore nettamente più blu mentre Urano è una pallida sfumatura di ciano. Gli astronomi ora hanno una spiegazione del perché i due pianeti hanno colori diversi.
Una nuova ricerca suggerisce che uno strato di foschia concentrata che esiste su entrambi i pianeti è più spesso su Urano rispetto ad 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.
Utilizzando le osservazioni del telescopio Gemini North, della NASA Infrared Telescope Facility e del telescopio spaziale Hubble, 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 del pianeta e lo fa apparire di un tono più chiaro rispetto a Nettuno.
Un team internazionale guidato da Patrick Irwin, Professore di Fisica Planetaria all’Università di Oxford, ha sviluppato un modello 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 le osservazioni di entrambi i pianeti su un’ampia gamma di lunghezze d’onda. Il nuovo modello include anche particelle di foschia all’interno di strati più profondi che in precedenza si pensava contenessero solo nubi di metano e ghiacci di idrogeno solforato.
“Questo è il primo modello in grado di adattare simultaneamente le osservazioni della luce solare riflessa dall’ultravioletto alle lunghezze d’onda del vicino infrarosso. È anche il primo a spiegare la differenza di colore visibile tra Urano e Nettuno”, ha spiegato Irwin, che è l’autore principale di un articolo che presenta questo risultato sulla rivista Journal of Geophysical Research: Planets.
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 nello studio 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 in 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 nello 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 appare più forte.
“Speravamo che lo sviluppo di questo modello ci aiutasse a capire le nuvole e le foschie nelle atmosfere dei giganti di ghiaccio. Spiegare la differenza di colore tra Urano e Nettuno è stato un bonus inaspettato!“, ha commentato Mike Wong, astronomo dell’Università della California, Berkeley, e membro del team.
Per creare questo modello, il team di 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 Near-Infrared Integral Field Spectrometer (NIFS) sul telescopio Gemini North alle Hawaii, così come i dati d’archivio della NASA Infrared Telescope Facility, sempre alle Hawaii, e del telescopio spaziale Hubble di NASA/ESA.
Lo strumento NIFS sul Gemini North è stato particolarmente importante per questo risultato in quanto è in grado di fornire spettri – misurazioni della luminosità di un oggetto a diverse lunghezze d’onda – per ogni punto del suo campo visivo. Ciò ha fornito al team misurazioni dettagliate di quanto siano riflettenti le atmosfere di entrambi i pianeti sia sull’intero disco del pianeta che su una gamma di lunghezze d’onda del vicino infrarosso.
Il modello aiuta anche a spiegare le macchie scure che sono occasionalmente visibili su Nettuno e meno comunemente rilevate 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 mostrando che un oscuramento dello strato più profondo del loro modello produrrebbe macchie scure simili a quelle viste su Nettuno e forse su Urano.
