Perché Urano e Nettuno hanno colori diversi?

Urano e Nettuno sono pianeti simili in molti modi

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Urano e Nettuno sono pianeti simili in molti modi. Entrambi sono mondi giganti di ghiaccio, entrambi hanno atmosfere ricche di metano ed entrambi hanno un colore bluastro. Ma mentre Urano ha una tonalità blu-verde pallido, Nettuno ha un colore blu intenso. Ma perché? Perché due pianeti così simili per dimensioni e composizione dovrebbero apparire così diversi? Secondo uno studio recente, la risposta sta nei loro aerosol.

Gli aerosol sono piccole particelle di polvere o goccioline di liquido sospese all’interno di un gas. Sulla Terra, spesso pensiamo agli aerosol come a una forma di inquinamento, poiché fumo e smog sono aerosol. Ma gli aerosol possono anche essere  meno dannosi come ad esempio la nebbia o una nuvola di minuscoli cristalli di ghiaccio in una fredda notte d’inverno. Un pianeta con un’atmosfera sarà destinato sempre ad avere  degli aerosol.

Le particelle di aerosol possono essere così piccole che il loro diametro è più o meno lo stesso delle lunghezze d’onda della luce visibile. Per questo motivo, il modo in cui la luce si disperde su di essi, può dipendere dalla lunghezza d’onda della luce. Attraverso un processo noto come Mie scattering, le lunghezze d’onda rosse lunghe, di solito si diffondono più delle lunghezze d’onda blu che sono più corte. Mie scattering è il motivo per cui Marte ha spesso un cielo marrone chiaro anziché blu, e perché i tramonti su Marte sono spesso blu.

Come mostra questo ultimo studio, gli aerosol svolgono un ruolo significativo nella colorazione di Urano e Nettuno.

Le atmosfere di Urano e Nettuno

Le atmosfere di Urano e Nettuno sono principalmente formate da idrogeno ed elio, ma sono anche ricche di metano (CH 4 ). Il metano assorbe la luce rossa e riflette il blu, motivo per cui entrambi i pianeti hanno un colore generalmente blu. Ci sono tracce di altri elementi nelle loro atmosfere e le reazioni chimiche tra le varie molecole possono creare una foschia di aerosol che può contaminare la loro tonalità blu di base.

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Come gli strati di aerosol colorano Urano e Nettuno.
Come gli strati di aerosol colorano Urano e Nettuno.

Sulla base delle osservazioni spettrali di Urano e Nettuno, il team ha ideato un modello in cui ci sono tre tipi principali di aerosol, numerati in base alla loro profondità all’interno dell’atmosfera del pianeta. Lo strato più profondo è l’Aerosol-1, che sembra essere una combinazione di smog molecolare e particelle di ghiaccio di acido solfidrico (H 2S). Il solfuro di idrogeno riflette la luce verde mentre assorbe il rosso e il blu, il che aiuta a conferire a Urano la sua sfumatura verdastra.

Lo strato intermedio di aerosol-2 non riflette molta luce visibile, ma riflette l’ultravioletto e l’infrarosso. Lo strato più alto è l’aerosol-3, che composto da particelle più piccole di un micron e tende a riflettere la luce visibile più o meno allo stesso modo in tutti i colori. Lo strato di aerosol-3 è più spesso su Urano, facendolo apparire più pallido di Nettuno. Nettuno ha anche uno strato superiore di nuvole di ghiaccio di metano, che lo aiutano a mantenere il suo blu intenso.

Questa stratificazione di aerosol potrebbe anche aiutare a spiegare le tempeste sui due pianeti, come la grande macchia blu vista su Nettuno quando fu visitato dal Voyager 2. Quando gli strati superiori vengono spazzati via da una tempesta, lo strato più profondo blu è facilmente visibile.

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Sebbene questo modello unificato di strati di aerosol possa spiegare l’aspetto di entrambi i mondi, non si possono escludere alternative. Il team ha anche ideato diversi modelli che spiegherebbero Urano e Nettuno separatamente. Ma il modello unificato funziona bene e potrebbe aiutarci a spiegare le atmosfere dei mondi di gas ghiacciati attorno ad altre stelle.

Articolo pubblicato sul server di prestampa Arxiv.