چرا «دوقلو‌های منظومه شمسی» هم رنگ نیستند؟

فرارو- دو سیاره اورانوس و نپتون، شبیه‌ترین سیارات به یک دیگر در منظومه شمسی ما هستند. اندازه و جرم آن‌ها تقریباً یکسان است، ترکیبات و ساختار‌های مشابهی دارند و حتی نرخ چرخش آن‌ها مثل هم است، اما این دو یک تفاوت گیج کننده با هم دارند و آن رنگ ظاهری آنهاست. اکنون برخی دانشمندان مدعی شده اند که توانسته اند این معما را حل کنند و پاسخ قانع کننده‌ای برای این مسئله بیابند.

به گزارش فرارو، اگر به تصاویر اورانوس و نپتون نگاه کرده باشید، متوجه می‌شوید که نپتون یک سایه جذاب از لاجوردی را عرضه می‌کند که طوفان‌های چرخشی قابل مشاهده دارد. در سمت دیگر، اورانوس بیشتر به یک گوی سبز کمرنگ می‌ماند که سطحی کاملاً صاف و ظریف دارد. اما اگر این دو سیاره از هر لحاظ بسیار شبیه به هم هستند، تفاوت در رنگ آبی مبتنی بر متان آن‌ها از کجا آمده است؟

اکنون یک تحقیق جدید آپلود شده در سرور پیش چاپ و در انتظار بررسی وبسایت آرکایو arXiv، ادعا می‌کند که پاسخی برای این مسئله پیدا کرده است. به گفته تیمی به سرپرستی پاتریک ایروین، فیزیکدان سیاره‌ای از دانشگاه آکسفورد در بریتانیا، لایه‌ای گسترده از مه رنگ اورانوس را رقیق می‌کند و در نتیجه یک گوی رنگ‌پریده‌تر در مقایسه با دوقلوی دورتر آن ایجاد می‌کند. اورانوس و نپتون، با توجه به اندازه گیری‌های ما از این دو سیاره، ساختار بسیار مشابهی دارند. یک هسته سنگی کوچک توسط گوشته‌ای از آب، آمونیاک و یخ‌های متان احاطه شده است. بعد، یک اتمسفر گازی وجود دارد که عمدتاً از هیدروژن، هلیوم و متان تشکیل شده است و در نهایت جو فوقانی قرار دارد که شامل ابر‌ها می‌شود. این جو یکدست نیست و تصور می‌شود که مانند جو هر سیاره دیگری در منظومه شمسی، لایه لایه است.

ایروین و همکارانش مشاهدات مرئی و نزدیک به فروسرخ این دو سیاره را تجزیه و تحلیل کردند تا مدل‌های جدیدی از لایه‌های جوی آن‌ها ایجاد کنند. آن‌ها موفق به یافتن مدل‌هایی شدند که مشاهداتی همچون طوفان‌های روی نپتون و سایه کم رنگ‌تر اورانوس را به خوبی تأیید می‌کنند. این محققان در مدل‌های خود، متوجه شدند که هر دو سیاره دارای لایه‌ای از مه فتوشیمیایی هستند. این فرآیند زمانی اتفاق می‌افتد که پرتو‌های فرابنفش خورشید، ذرات آئروسل را در جو تجزیه می‌کند و ذرات مه تولید می‌کند. ما این یک فرآیند را بطور معمول در دیگر سیارات همچون زهره، زمین، زحل، مشتری، سیاره کوتوله پلوتو و قمر‌های تیتان و تریتون نیز دیده می‌شود.

محققان این لایه را Aerosol-۲ نامیدند و در هر دو سیاره به نظر می‌رسد که منبعی از دانه‌های ابر است که در مرز پایین‌تر به یخ متان متراکم تبدیل می‌شود و به صورت برف در جو می‌بارد. در اورانوس اما، به نظر می‌رسد این لایه دو برابر مات‌تر از نپتون است و به همین دلیل است که این دو سیاره متفاوت به نظر می‌رسند. این محققان در مقاله خود می‌نویسند: «از آنجایی که مشخص شده این ذرات جذب کننده اشعه ماوراء بنفش هستند، این امر بازتاب کمتر مشاهده شده UV اورانوس را توضیح می‌دهد و همچنین توضیح می‌دهد که چرا به نظر می‌رسد اورانوس برای چشم انسان رنگ آبی کم رنگ تری نسبت به نپتون دارد، زیرا این ذرات دارای بازتاب قابل مشاهده تقریباً سفیدی هستند.»

تیرگی کمتر لایه آئروسل-۲ نپتون همچنین توضیح می‌دهد که چرا مشاهده لکه‌های تاریک در جو نپتون راحت‌تر از اورانوس است. در زیر لایه Aerosol-۲ یک لایه مه عمیق‌تر به نام Aerosol-۱ وجود دارد که در آن متان دوباره تبخیر شده و ذرات مه را دوباره رسوب می‌دهد. سپس این ذرات مه متراکم می‌شوند و به کریستال‌های زیر میکرونی سولفید هیدروژن تبدیل می‌شوند. علامت طیفی این منطقه با یخ و مه تاریک سازگار است. این تیم معتقد است که این منطقه Aerosol-۱ جایی است که منشأ ویژگی‌های تاریک مانند لکه‌ها و نوار‌های مشاهده شده روی نپتون است. اگر لایه Aerosol-۲ نپتون نازک‌تر و شفاف‌تر باشد، این ویژگی‌ها را بیشتر نمایان می‌کند.

با این همه، مشخص نیست که چرا لایه آئروسل-۲ نپتون به چگالی لایه اورانوس نیست، اما محققان بر این باورند که جو نپتون ممکن است بهتر از اورانوس با برف کردن متان، مه را از بین ببرد. آن‌ها نوشتند: «مشاهدات آتی درباره اورانوس و نپتون ممکن است به حل این سوال کمک کند که آیا نقاط تاریک و مناطق تاریک، ناشی از تاریک شدن یا پاک شدن لایه آئروسل-۱ هستند یا خیر».

منبع: sciencealert

ترجمه: مصطفی جرفی-فرارو