چرا «دوقلوهای منظومه شمسی» همرنگ نیستند؟

ارو- دو سیاره اورانوس و نپتون شبیه ترین سیاره های منظومه شمسی هستند. آنها تقریباً اندازه و جرم یکسان، ترکیبات و ساختارهای مشابه و حتی سرعت چرخش یکسان دارند، اما یک تفاوت گیج کننده بین این دو وجود دارد و آن رنگ آنهاست. اکنون برخی از دانشمندان ادعا می کنند که توانسته اند این معما را حل کنند و پاسخی ملموس برای این مشکل بیابند.

به گزارش فرارو، اگر به تصاویر اورانوس و نپتون نگاه کنید، خواهید دید که نپتون سایه آبی چشمگیر همراه با طوفان های چرخان قابل مشاهده را ارائه می دهد. از سوی دیگر، اورانوس مانند یک کره سبز روشن با سطحی کاملاً صاف و ظریف به نظر می رسد. اما اگر این دو سیاره از هر نظر بسیار شبیه به هم هستند، تفاوت در رنگ آبی مبتنی بر متان آنها از کجا ناشی می شود؟

اکنون مطالعه جدیدی که در سرور پیش چاپ آپلود شده است و در انتظار بررسی از سوی وب سایت arXiv است، ادعا می کند که پاسخی پیدا کرده است. به گفته تیمی به سرپرستی پاتریک ایروین، فیزیکدان سیاره‌ای در دانشگاه آکسفورد در بریتانیا، این ماده لایه بزرگی از مه اورانیوم‌رنگ را رقیق می‌کند و منطقه‌ای رنگ پریده‌تر از دوقلوهای دورتر ایجاد می‌کند. با توجه به اندازه گیری های ما از این دو سیاره، ترکیب اورانوس و نپتون بسیار شبیه است. یک هسته سنگی کوچک با پوششی از آب، آمونیاک و یخ متان احاطه شده است. در مرحله بعد، یک جو گازی وجود دارد که عمدتاً از هیدروژن، هلیوم و متان تشکیل شده است و در نهایت جو فوقانی که شامل ابرها است. این اتمسفر همگن نیست و تصور می شود مانند جو هر سیاره دیگری در منظومه شمسی لایه لایه است.

ایروین و همکارانش مشاهدات نزدیک به فروسرخ این دو سیاره را تجزیه و تحلیل کردند تا مدل های جدیدی از لایه های جوی ایجاد کنند. آنها توانستند مدل هایی پیدا کنند که مشاهداتی مانند طوفان روی نپتون و سایه کم نور اورانوس را تایید می کند. محققان در مدل خود دریافتند که هر دو سیاره دارای لایه ای از مه فتوشیمیایی هستند. این فرآیند زمانی اتفاق می‌افتد که پرتوهای فرابنفش خورشید ذرات آئروسل موجود در اتمسفر را برای تولید ذرات مه شکسته می‌کنند. ما این فرآیند را معمولاً در سیارات دیگری مانند زهره، زمین، زحل، مشتری، سیاره کوتوله پلوتو و قمرهای تیتان و تریتون مشاهده می کنیم.

محققان این لایه را aerosol-2 نامیده‌اند و در هر دو سیاره به نظر می‌رسد که منبعی از دانه‌های ابری است که در مرز پایین به یخ متان متراکم تبدیل می‌شوند و به صورت یخ در جو فرو می‌روند. با این حال، در اورانوس، این لایه دو برابر مات تر از نپتون به نظر می رسد، به همین دلیل است که این دو سیاره متفاوت به نظر می رسند. محققان در مقاله خود نوشتند: «از آنجایی که نشان داده شده است که این ذرات نور ماوراء بنفش را جذب می کنند، این بازتاب کم انعکاس UV اورانوس را توضیح می دهد و همچنین توضیح می دهد که چرا اورانوس برای چشم انسان آبی روشن به نظر می رسد. این ذرات بیشتر از نپتون دارد، زیرا این ذرات دارای انعکاس‌های قابل مشاهده تقریباً سفید هستند.

لایه آئروسل-2 کمتر مات نپتون همچنین توضیح می دهد که چرا لکه های تاریک در جو نپتون راحت تر از اورانوس دیده می شوند. در زیر لایه aerosol-2 یک لایه عمیق از مه به نام aerosol-1 وجود دارد که در آن متان دوباره تبخیر شده و ذرات مه را دوباره رسوب می دهد. سپس این ذرات مه متراکم شده و بلورهای زیر میکرونی از سولفید هیدروژن را تشکیل می دهند. علامت طیفی این منطقه برای برف عمیق و مه مطلوب است. تیم بر این باور است که این منطقه از آئروسل-1 منشأ ویژگی‌های تاریکی مانند لکه‌ها و نوارهایی است که روی نپتون دیده می‌شود. اگر لایه آئروسل-2 نپتون نازک و شفاف باشد، این ویژگی ها را بیشتر نشان می دهد.

اگرچه مشخص نیست که چرا لایه آئروسل-2 نپتون به چگالی پوسته اورانوس نیست، محققان بر این باورند که جو نپتون ممکن است در پاکسازی مه بهتر از اورانوس باشد. آنها نوشتند: “مشاهدات آتی اورانوس و نپتون ممکن است به پاسخ به این سوال کمک کند که آیا نقاط تاریک و مناطق تاریک به دلیل تاریک شدن یا پاک شدن لایه آئروسل-1 هستند.”

منبع: Science Alert

ترجمه: مصطفی زرفی فرارو