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Osservazioni dall’Osservatorio Gemini e da altri telescopi rivelano che l’eccesso di foschia su Urano lo rende più pallido di Nettuno.
Gli astronomi possono ora capire perché i pianeti simili Urano e Nettuno sono di colori diversi. Utilizzando le osservazioni del telescopio Gemini North, della NASA Infrared Telescope Facility e del telescopio spaziale Hubble, i ricercatori hanno sviluppato un singolo modello atmosferico che corrisponde alle osservazioni di entrambi i pianeti.
Il modello rivela che l’eccesso di foschia su Urano si accumula nell’atmosfera stagnante e lenta del pianeta e lo fa apparire un più pallido di Nettuno.
Nettuno e Urano hanno molto in comune – hanno masse, dimensioni e composizioni atmosferiche simili – ma le loro apparenze sono notevolmente diverse. A lunghezze d’onda visibili Nettuno ha un colore nettamente più blu mentre Urano è una tonalità azzurrina.
Una nuova ricerca suggerisce che uno strato di foschia concentrata che esiste su entrambi i pianeti è più spesso su Urano e “sbianca” il suo aspetto pù 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, corrisponde alle osservazioni di entrambi i pianeti su una vasta 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 nuvole di ghiaccio di metano e idrogeno solforato.
”Questo è il primo modello che si adatta simultaneamente alle osservazioni della luce solare riflessa dall’ultravioletto al vicino infrarosso”, ha spiegato 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 lo strato aerosol-2) che è più spesso su Urano che su Nettuno.
Il team sospetta che, su entrambi i pianeti, il ghiaccio di metano si condensi sulle particelle in questo strato, trascinando le particelle più in profondità nell’atmosfera in una pioggia di neve di metano. Poiché Nettuno ha un’atmosfera più attiva e turbolenta 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, il che significa che il colore blu di Nettuno sembra più forte.
”Speravamo che lo sviluppo di questo modello ci avrebbe aiutato a capire le nuvole e le foschie nelle atmosfere giganti di ghiaccio”, ha commentato 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 di Irwin ha analizzato una serie di osservazioni dei pianeti che comprendono lunghezze d’onda ultraviolette, visibili e del vicino infrarosso (da 0,3 a 2,5 micrometri) prese con il Near-Infrared Integral Field Spectrometer sul telescopio Gemini North vicino alla cima di Maunakea alle Hawaii – che fa parte dell’Osservatorio internazionale Gemini, un programma del NOIRLab di NSF – così come i dati d’archivio del NASA Infrared Telescope Facility, anch’esso situato alle Hawaii, e il telescopio spaziale Hubble della NASA /ESA.
Lo strumento NIFS su Gemini North è stato particolarmente importante per questo risultato in quanto è in grado di fornire spettri – misurazioni di quanto è luminoso un oggetto a diverse lunghezze d’onda – per ogni punto nel 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 nel vicino infrarosso.
”Gli osservatori Gemini continuano a fornire nuove intuizioni sulla natura dei nostri vicini planetari”, ha dichiarato Martin Still, Gemini Program Officer presso la National Science Foundation. ”In questo esperimento, Gemini North ha fornito un componente all’interno di una serie di strutture terrestri e spaziali fondamentali per il rilevamento e la caratterizzazione delle foschie atmosferiche”.
Il modello aiuta anche a spiegare le macchie scure che sono occasionalmente visibili su Nettuno e meno comunemente rilevate su Urano. Mentre gli astronomi erano già a conoscenza della presenza di macchie scure nelle atmosfere di entrambi i pianeti, non sapevano quale strato di aerosol stesse causando queste macchie o perché gli aerosol in quegli strati fossero meno riflettenti. La ricerca del team fa luce su queste domande dimostrando che un oscuramento dello strato più profondo del loro modello produrrebbe macchie scure simili a quelle viste su Nettuno e forse Urano.
Immagine: NASA/JPL-Caltech/B. Jónsson
