Un modelo para describirlos a todos: bueno, gigantes de hielo de todos modos

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Las respuestas espectrales de las atmósferas de Urano y Neptuno ahora pueden caracterizarse completamente con el mismo modelo, un logro que tiene implicaciones para caracterizar las atmósferas de los exoplanetas.

IncrediVFX (izquierda); Crimson (derecha)/stock.adobe.com

Un nuevo modelo proporciona una explicación de por qué Urano (izquierda) y Neptuno (derecha) tienen diferentes tonos de azul.

Cuando se trata de misiones espaciales, la atención se ha centrado en gran medida en los planetas cercanos a la Tierra, y los que están más lejos se quedan al margen. Pero eso está a punto de cambiar con una misión dedicada a Urano programada para la década de 2030. Los científicos dicen que este viaje los ayudará a comprender mejor las atmósferas de Urano y Neptuno, los dos gigantes de hielo de nuestro Sistema Solar: gigantes de gas frío compuestos principalmente de elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio. Ahora, Patrick Irwin de la Universidad de Oxford, Reino Unido, y sus colegas, por primera vez, analizaron simultáneamente los espectros de reflectancia de ambos gigantes de hielo utilizando el mismo modelo. [1]. Al hacerlo, el equipo hizo dos descubrimientos fortuitos sobre las apariencias visuales de ambos mundos, descubriendo la razón por la que brillan en diferentes tonos de azul y por la que Neptuno tiene manchas oscuras. El equipo dice que los hallazgos podrían tener implicaciones para el estudio de las atmósferas de los planetas más allá de nuestro Sistema Solar.

Si bien no ha habido misiones independientes anteriores a Urano y Neptuno, los planetas no han sido completamente ignorados. Por ejemplo, cuando la Voyager 2 de la NASA pasó por los gigantes de hielo a fines de la década de 1980, recopiló información sobre la reflectancia de ambos mundos. Luego, en 1994, el telescopio espacial Hubble capturó sus primeras imágenes de los exteriores helados de los planetas.

La mayoría de los datos recopilados de estas y otras observaciones terrestres analizan pequeñas regiones espectrales de la luz que reflejan y emiten Urano y Neptuno. Estos datos limitados dificultan que los investigadores determinen las propiedades de ciertas partículas de aerosol en las atmósferas de los planetas. Este problema es particularmente grave para Neptuno porque su pequeño tamaño en el cielo dificulta la captación de las longitudes de onda más largas que emite el planeta.

Para resolver ese problema, Irwin y sus colegas adaptaron un modelo que se ha utilizado previamente para explorar los espectros de reflectancia de casi todos los demás planetas de nuestro Sistema Solar, así como algunos exoplanetas. Adaptaron el modelo para trabajar en un amplio rango de longitudes de onda, de 0,3 a 2,5

𝜇metro

. Luego, el equipo usó el modelo para analizar simultáneamente los datos de observación disponibles para ambos gigantes de hielo.

El análisis del equipo revela la presencia de lo que creen que son aerosoles a base de hidrocarburos en las estratosferas de Urano y Neptuno. Estas partículas caen a través de las atmósferas de los planetas, mezclándose y reaccionando con gas, como el metano, que se mueve simultáneamente hacia arriba.Este proceso crea una neblina alrededor de cada planeta. El equipo muestra que la atmósfera de Neptuno es más dinámica, lo que le da a Neptuno una neblina más delgada y un tono más oscuro que Urano. El equipo también encuentra que estos aerosoles también podrían estar detrás de las manchas oscuras previamente inexplicables de Neptune. Después de interactuar con el metano, los aerosoles se encuentran con el hidrosulfuro, que reside más profundamente en las atmósferas de Neptuno y Urano. El equipo cree que las manchas oscuras se desarrollan en lugares de Neptuno que tienen una menor densidad de este material, y la irregularidad proviene de la dinámica de su gas envolvente.

Comprender las atmósferas de los gigantes de hielo podría ser importante para futuras investigaciones sobre exoplanetas, ya que es posible que este tipo de planeta se encuentre entre los más abundantes de la Vía Láctea, dice Erich Karkoschka, investigador planetario de la Universidad de Arizona. Ese pensamiento surge porque, hasta la fecha, la mayoría de los exoplanetas que se han encontrado en nuestra Galaxia tienen masas del orden de las de Urano y Neptuno.

Karkoschka señala que debido a que Urano y Neptuno tienen tamaños, masas y composiciones similares, Irwin y sus colegas pudieron ajustar sus datos con el mismo modelo, pero es poco probable que se pueda hacer un análisis similar con otros dos de nuestro Sistema Solar. planetas Esa habilidad tiene implicaciones para caracterizar a otros gigantes de hielo. “Si tuvieras uno [model] para Urano y uno diferente para Neptuno, entonces no sabrías cuál usar” para otro gigante de hielo, dice. Pero, dado que este modelo funciona para ambos planetas, cree que es “validez” ponerlo en uso en sistemas relacionados.

-Allison Gasparini

Allison Gasparini es una escritora científica independiente con sede en Santa Cruz, CA.

Referencias

  1. PGJ Irwin et al.“Mundos azules brumosos: un modelo de aerosol holístico para Urano y Neptuno, incluidas las manchas oscuras”. Planetas JGR 127 (2022).

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