სიახლეები
ნეპტუნს და ურანს ბევრი რამ აქვთ საერთო - მათ აქვთ მსგავსი მასები, ზომები და ატმოსფეროს შედგენილობა - მაგრამ მათი გარეგნობა მნიშვნელოვნად განსხვავდება. ხილულ სპექტრში ნეპტუნს აქვს მკაფიოდ ლურჯი ფერი, ხოლო ურანი ღია ცისფერი ელფერით ხასიათდება. ახლა ასტრონომებს აქვთ ახსნა, თუ რატომ არის ეს ორი პლანეტის განსხვავებული ფერის.
2022 წლის 23 მაისს ჟურნალმა Geophysical Research: Planets გამოაქვეყნა ბრიტანელი, ამერიკელი და ესპანელი პლანეტოლოგების სტატია, რომელიც ვარაუდობს, რომ ორივე პლანეტაზე არსებული ნისლის ფენა უფრო სქელია ურანზე, ნეპტუნთან შედარებით, რაც ურანის გამოსხივებას უფრო მეტად „ათეთრებს“ (ეს ეგზოპლანეტების ატმოსფეროში არსებული ღრუბლების მიერ პლანეტის სპექტრალური მახასიათებლების „გაბრტყელების“ ეფექტის მსგავსია). ნეპტუნისა და ურანის ატმოსფეროში ნისლი რომ არ იყოს, ორივე პლანეტა თითქმის თანაბრად ლურჯი გამოჩნდებოდა.
ნისლისა და ჰაერის მოლეკულებზე გაბნეული მზის სინათლის წითელი ფერები უფრო მეტად შთაინთქმება პლანეტების ატმოსფეროში არსებული მეთანის მოლეკულებით. ეს პროცესი, რომელსაც რეილის გაბნევა ეწოდება, არის ის, რაც ალურჯებს ცას დედამიწაზე (თუმცა დედამიწის ატმოსფეროში მზის შუქი ძირითადად აზოტის მოლეკულებზე გაფანტვითაა გამოწვეული). რეილის გაფანტვა ძირითადად ხდება უფრო მოკლე, ლურჯი ტალღის სიგრძეებზე.
თავიანთ დასკვნებს მეცნიერები აკეთებენ აეროზოლურ მოდელზე დაყრდნობით, რომელიც ჯგუფმა პროფესორ Patrick Irwin-ის (ოქსფორდის უნივერსიტეტი) ხელმძღვანელობით შეიმუშავა. აეროზოლი არის მცირე ზომის წვეთების ან ნაწილაკების სუსპენზია გაზში. დედამიწაზე გავრცელებული მაგალითებია ნისლი, ჭვარტლი, კვამლი. ნეპტუნისა და ურანის ატმოსფეროში აეროზოლური ნისლების გაჩენაზე პასუხისმგებელი არიან მზის სხივების ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედებისას წარმოქმნილი ნაწილაკები (ფოტოქიმიური რეაქციები).
ნეპტუნისა და ურანის ატმოსფეროს ზედა ფენების წინა კვლევები ფოკუსირებული იყო მხოლოდ კონკრეტულ ტალღის სიგრძეზე. ახალი მოდელი, რომელიც იხილავს მრავალ ატმოსფერულ ფენას, ეყრდნობა ორივე პლანეტის დაკვირვებებს ტალღების სიგრძის ფართო დიაპაზონში. მოდელი ასევე უშვებს ნისლის ნაწილაკების არსებობას უფრო ღრმა ფენებში, რომლებიც ადრე ითვლებოდა, რომ შეიცავდა მხოლოდ მეთანისა და წყალბადის სულფიდის ყინულების ღრუბლებს.
„ეს არის პირველი მოდელი, რომელიც ერთდროულად ასახავს მზის არეკლილი სხივების დაკვირვებებს ულტრა-იისფერიდან დაწყებული ახლო-ინფრაწითელ ტალღის სიგრძემდე. ასევე პირველია, რომელმაც ახსნა ხილული ფერის განსხვავება ურანსა და ნეპტუნს შორის." - ამბობს სტატიის წამყვანი ავტორი Patrick Irwin.
გუნდის მოდელი განიხილავს ატმოსფეროს სამ ფენას სხვადასხვა სიმაღლეზე. ქვედა ფენა (Aerosol-1) სქელია და შედგება წყალბადის სულფიდის ყინულისა და ნაწილაკების ნარევისგან, რომლებიც წარმოიქმნება პლანეტების ატმოსფეროს მზის შუქთან ურთიერთქმედების შედეგად. ზედა ფენა (Aerosol-3) არის შუა ფენის მსგავსი ნისლის გაფართოებული ფენა, მაგრამ უფრო თხელი. ნეპტუნზე მეთანის დიდი ყინულის ნაწილაკები ამ ფენის ზემოთაც წარმოიქმნება. ძირითადი ფენა, რომელიც გავლენას ახდენს ფერებზე, არის შუა ფენა (Aerosol-2), რომელიც არის ნისლის ნაწილაკების ფენა. ეს ფენა უფრო სქელია ურანზე, ვიდრე ნეპტუნზე. ჯგუფი ვარაუდობს, რომ ორივე პლანეტაზე მეთანის ყინული კონდენსირდება ამ ფენის ნაწილაკებზე, რაც ნაწილაკებს ატმოსფეროში უფრო ღრმად ითრევს მეთანის თოვლის წვიმაში. იმის გამო, რომ ნეპტუნს აქვს უფრო აქტიური, ტურბულენტური ატმოსფერო, ვიდრე ურანს, გუნდს სჯერა, რომ ნეპტუნის ატმოსფერო უფრო ეფექტურია მეთანის ნაწილაკების ნისლის შრეში დაგროვების და იქ მეთანის თოვლის წარმოებისთვის. ეს იწვევს უფრო მეტ ნისლის დაშლას და ინარჩუნებს უფრო თხელ ნისლის ფენას ნეპტუნზე, ვიდრე ურანზეა. ეს კი ნიშნავს, რომ ნეპტუნის ლურჯი ფერი უფრო მკვეთრად ჩანს.
„ჩვენ ვიმედოვნებდით, რომ ამ მოდელის შემუშავება დაგვეხმარებოდა ღრუბლებისა და ნისლის გაგებაში ყინულის გიგანტების ატმოსფეროში. ურანსა და ნეპტუნს შორის ფერის განსხვავების ახსნა მოულოდნელი ბონუსი იყო!" - ამბობს სტატიის ერთ-ერთი თანაავტორი Mike Wong (კალიფორნიის უნივერსიტეტი, ბერკლი).
ამ მოდელის შესაქმნელად, გუნდმა გააანალიზა პლანეტების დაკვირვებების მონაცემები, რომელიც მოიცავს ულტრაიისფერ, ხილულ და ახლო-ინფრაწითელი ტალღების სიგრძეებს (0,3-დან 2,5 მიკრო-მეტრამდე). მონაცემები მიღებული იქნა Gemini North ტელესკოპზე განთავსებული ახლო-ინფრაწითელი ინტეგრალური ველის სპექტრომეტრით NIFS. გამოყენებული იქნა ასევე სხვა ინფრაწითელი ტელესკოპების და Hubble კოსმოსური ტელესკოპის საარქივო მონაცემები.
Gemini Observatory, რომელსაც მართავს უნივერსიტეტების საერთაშორისო ასოციაცია, წარმოდგენილია ჰავაის კუნძულებზე და ჩილეში განთავსებული ორი 8-მეტრიანი ტელესკოპით. ამ კვლევაში მონაწილე ტელესკოპი, Gemini North, რომელიც მწყობრში შევიდა 1999 წელს, განთავსებულია ჰავაის კუნძულებზე, მაუნა-კეას ვულკანზე, ზღვის დონიდან 4,200 მეტრის სიმაღლეზე.
Gemini North-ის NIFS ინსტრუმენტი განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი იყო ახალი კვლევისას, რადგან მას შეუძლია გაზომოს სპექტრები (ანუ, დაადგინოს, თუ რამდენად კაშკაშაა ობიექტი კონკრეტული ტალღის სიგრძისთვის) მისი ხედვის არეალის ყველა წერტილისთვის. ამან გუნდს მიაწოდა დეტალური ინფორმაცია იმის შესახებ, თუ რამდენად ამრეკლავია ორივე პლანეტის ატმოსფერო როგორც პლანეტის სრულ დისკზე, ასევე ინფრაწითელი ტალღების სიგრძის დიაპაზონში.
მოდელი ასევე ეხმარება ახსნას მუქი ლაქები, რომლებიც ზოგჯერ დაიკვირვება ნეპტუნზე და ნაკლებად ხშირად გვხვდება ურანზე. მიუხედავად იმისა, რომ ასტრონომებმა უკვე იცოდნენ ორივე პლანეტის ატმოსფეროში მუქი ლაქების არსებობის შესახებ, მათ არ იცოდნენ, რომელი ფენა იწვევდა ამ ლაქებს, ან რატომ იყო ამ ფენების აეროზოლები ნაკლებად ამრეკლავი. ჯგუფის კვლევა ნათელს ჰფენს ამ კითხვებს და აჩვენებს, რომ მათი მოდელის თანახმად, ყველაზე ქვედა ფენის ჩაბნელება გამოიწვევს ნეპტუნზე და შესაძლოა ურანზე დაკვირვებულ მსგავს ბნელ ლაქებს.
წყარო:
