如此相似的天王星和海王星,为什么颜色差别这么大?

在太阳系的八大行星中天王星和海王星最像双胞胎。

它们的大小、质量、成分与结构、甚至连旋转速度都近似。

但是,海王星有迷人、梦幻般的天蓝色,还带有可见的旋转风暴,天王星却呈现单调的淡青色。

这两颗行星如此相似,颜色却是明显不同,为什么?


如此相似的天王星和海王星,为什么颜色差别这么大?

天王星 海王星

根据牛津大学行星物理学家 Patrick Irwin 领导的一个研究小组发现,因为有一层雾霾包覆,稀释了天王星的蓝色调。

天王星和海王星的结构非常相似。

都有一个小的岩石核心,被水、氨和甲烷冰所包覆;

气态大气由氢气、氦气和甲烷组成,但就像太阳系中的所有其他大气一样,并不是均匀分布而是分层的。

研究团队分析了这两颗行星的可见光和近红外的观测结果,建构了新的、能够很完整地复制观测结果的大气层模型。

在他们的模型中,两颗行星都有一层光化学雾,这是来自太阳的紫外线辐射分解大气中的气溶胶颗粒,产生的雾霾颗粒,研究人员称之为 Aerosol-2 层。

在天王星上,Aerosol-2 层的不透明度几乎是海王星上的两倍,因为这些粒子吸收紫外线,具有几近白色的可见反射光谱,所以天王星观察到的紫外线反射率较低,也解释了为什么天王星在人眼看来比海王星的蓝色更淡许多,以及为什么黑点在海王星比较容易被观察到。

Aerosol-2 层下方被称为 Aerosol-1 层是更深的雾层,是甲烷重新蒸发与沉积的雾霾颗粒,这些雾霾颗粒凝结成硫化氢的亚微米晶体,该区域的光谱特征与冰和黑雾一致。

研究小组认为, Aerosol-1 区域是在海王星上观察到的斑点和条带等暗特征的起源地,如果海王星的 Aerosol-2 层更薄、更透明,这些特征就会更明显。

目前尚不清楚为什么海王星的 Aerosol-2 层不如天王星的致密,但研究人员认为,海王星的大气层可能比天王星更能有效地通过释放甲烷来清除雾霾。

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投稿时间:2022-02-08  最后更新:2022-05-23

标签:天王星   海王星   甲烷   大气层   太阳系   光谱   行星   紫外线   颗粒   大气   差别   颜色

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