Urano e Nettuno hanno quasi le stesse dimensioni e massa, hanno composizioni e strutture simili, persino velocità di rotazione simili, il che rende la differenza lampante di colore abbastanza sconcertante. Nettuno infatti è una tonalità di azzurro, con tempeste vorticose visibili. Urano è più di un colore blu pallido. Se i due pianeti sono così simili, da dove viene la differenza nel loro blue a base di metano?
Una nuova ricerca, caricata sul server di prestampa arXiv e in attesa di peer review, afferma di aver trovato una risposta. Secondo un team guidato dal fisico planetario Patrick Irwin dell'Università di Oxford nel Regno Unito, uno strato esteso di foschia diluisce la tonalità di Urano, risultando più chiaro rispetto al suo gemello più distante.
Urano e Nettuno sono strutturati in modo molto simile. Un piccolo nucleo roccioso è circondato da un mantello di ghiaccio d'acqua, ammoniaca e metano; successivamente, un'atmosfera gassosa costituita principalmente da idrogeno, elio e metano; e infine l'atmosfera superiore, comprese le cime delle nuvole. Ma quell'atmosfera non è omogenea; piuttosto, si pensa che sia stratificata, come ogni altra atmosfera del Sistema Solare.
Irwin e colleghi hanno analizzato le osservazioni nel vicino infrarosso dei due pianeti per generare nuovi modelli degli strati atmosferici. Sono riusciti a trovare modelli che replicano molto bene le osservazioni, comprese le tempeste su Nettuno e l'ombra più pallida di Urano.
Nei loro modelli, entrambi i pianeti hanno uno strato di foschia fotochimica. Ciò si verifica quando la radiazione ultravioletta del Sole scompone le particelle di aerosol nell'atmosfera, producendo particelle di foschia. È un processo comune, visto su Venere, Terra, Saturno, Giove, sul pianeta nano Plutone e sulle lune Titano e Tritone.
I ricercatori lo hanno chiamato lo strato di Aerosol-2, e su entrambi i pianeti sembra essere una fonte dei semi di nuvole che si condensano in ghiaccio di metano al confine inferiore e che causa nevicate più in profondità nell'atmosfera. E su Urano, questo strato sembra essere due volte più opaco di quanto lo sia su Nettuno, ed è per questo che i due pianeti sembrano diversi.
"Dal momento che queste particelle assorbono i raggi UV, questo spiega la minore riflettività UV di Urano e spiega anche perché Urano sembra avere un colore blu più chiaro per l'occhio umano rispetto a Nettuno, dal momento che queste particelle hanno uno spettro di riflettività visibile approssimativamente bianco", hanno scritto i ricercatori nel loro articolo.
"La minore opacità dello strato aerosol-2 di Nettuno spiega anche perché le macchie scure ... sono più facili da osservare nell'atmosfera di Nettuno, che in quella di Urano". Sotto lo strato di Aerosol-2 c'è uno strato di foschia più profondo chiamato Aerosol-1, dove il metano rievapora e rideposita le particelle di foschia. Queste particelle di foschia si condensano poi in cristalli sub-micron di idrogeno solforato. La firma spettrale di questa regione è coerente con il ghiaccio e la foschia scura.
Secondo il team questa regione aerosol-1 è il luogo in cui hanno origine caratteristiche scure come macchie e bande osservate su Nettuno. Se lo strato di Aerosol-2 di Nettuno è più sottile e più trasparente, ciò renderebbe queste caratteristiche più visibili.
Non è chiaro perché lo strato di Aerosol-2 di Nettuno non sia denso come quello di Urano, ma i ricercatori ritengono che l'atmosfera di Nettuno potrebbe tendere a cancellare la foschia innevando metano in modo più efficiente rispetto a quella di Urano. "Le future osservazioni di Urano e Nettuno ... potranno aiutare a risolvere la questione se le macchie scure e le regioni scure siano causate da un oscuramento o da una pulizia dello strato di Aerosol-1 ", hanno scritto. "Questo sarà, speriamo, il fulcro del lavoro futuro".