天王星と海王星が2つの異なる青の色相であるのはなぜですか？
2つの世界の質量は非常に似ており、天王星は地球の約15倍の質量ですが、海王星は17であり、水素（それぞれ80％以上）、ヘリウム、メタンの大気組成はほぼ同じです。 しかし今、新しい研究は、天王星の「停滞した、鈍い」大気が霞を蓄積し、ガス巨人に集中することを可能にし、それを海王星のセルリアンよりも「白い」シアンブルーにすることを示唆しています。
紫外線から近赤外線までの波長を使用する新しいモデルは、各惑星の複数の大気層を調査します。 この研究は、大気中の惑星層に埋め込まれているため、メタンと硫化水素の氷のような雲だけでなく、思ったよりもさらに多くのヘイズがあることを示しています。 著者らは、研究が一握りの光波に集中するのではなく、紫外線から近赤外線までの波長を考慮に入れたのは初めてだと述べた。
「これも最初です [study] 天王星と海王星の目に見える色の違いを説明するために」と、オックスフォード大学の惑星物理学教授である筆頭著者のパトリック・アーウィンは声明で述べた。 （新しいタブで開きます） 国立科学財団の国立光学赤外線天文学研究所、またはNOIRLabから。
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以前、科学者たちは、ガスが多くの赤い光を吸収し、青い色を反射するので、その惑星をとても青いものにするのは海王星のメタンであると示唆していました。 しかし、天王星にはさらに多くのメタンが含まれているため、科学者たちは天王星で何が起こっているのかを説明するのに途方に暮れていました（海王星の1.9％に対して、大気質量の2.3％）。
その不一致は、他の何かが色の違いの原因であるに違いないことを示唆しています。 しかし、惑星間の他の重要な違いは、謎へのいくつかの手がかりを明らかにしました。 そして、両方の惑星は十分に研究されておらず、それぞれが1980年代に1つの宇宙船であるNASAのボイジャー2号によってのみ訪問されました。 それ以来、科学者たちは2つの青い球を監視するために伸縮式チェックインに依存してきました。
天王星は奇妙な世界であり、太陽系の平面と比較して横向きに回転し、極端な季節が約20年間続くようになっています。 （2018年の研究では、地球の2倍の大きさの世界が天王星にぶつかり、その向きがおかしくなることが示唆されました。）天王星には、太陽光を補うための内部熱がほとんどまたはまったくなく、太陽系の惑星の中で最も冷たい大気を示しています。
海王星の特徴的な大気の特徴の1つは、嵐です。 海王星の風は最大1,500mph（2,400 kph）に達する可能性があり、これは太陽系でこれまでに検出された中で最速です。 ボイジャー2号が海王星を飛んだとき、地球全体を収容するのに十分な大きさの「大暗斑」と呼ばれる大きな嵐を発見しました。 その場所が消えた間、他のものはハッブル宇宙望遠鏡からの観測で現れました。
天王星には独自の嵐の気質があります。 たとえば、2014年は、通常は静かな世界で嵐が非常に活発だったときに印象的なショーがありました。 太陽の光が赤道に直接当たった2007年に地球上で太陽光が最も強かったことを考えると、天文学者は驚いていました。 その時間差の理由はよくわかっていません。
新しい研究では、天文学者は複数の天文台を使用しました。ハワイのマウナケア山頂近くのジェミニノース望遠鏡からの新鮮な作品と、ハワイに本拠を置くNASA赤外線望遠鏡施設とハッブルからのアーカイブデータです。 研究は、紫外線、可視、および近赤外線の波長（0.3〜2.5マイクロメートル）にまたがっていました。
そのデータの特に重要な要素の1つはスペクトルでした。これは、特定のオブジェクトが放出する光の波長を測定する独特の「指紋」です。 Gemini Northのスペクトルにより、科学者は、さまざまな波長の近赤外光の中で、各大気が惑星全体でどの程度反射しているかを理解することができました。
結果として得られるモデルは、エアロゾル、つまり大気中の浮遊粒子に焦点を当てており、2つの惑星の大気中の異なる高さのエアロゾルの3つの層を示唆しています。
研究者によると、さまざまな色相に最も責任があると思われるのは、各惑星の中間層です。 両方の惑星のこの層では、メタン氷がエアロゾルに凝縮しますが、その後、2つの世界は分岐します。
海王星のより活発な大気は、メタン粒子を霞の中に移動させ、時間の経過とともに霞を取り除くため、雪を生成する可能性があります。 ただし、天王星は動きが遅いため、霞の層が厚くなります。
科学者たちはまた、中間の大気層が各惑星にダークスポットを生成するものであると疑っています。
科学者は、2つの奇妙な世界を研究するために、地上ベースのハッブルデータに依存し続ける必要があるでしょう。新しい政府の文書は、天王星のミッションがNASAの最優先の大規模なものであるべきだと示唆していますが、宇宙船はまだそこまで進むことを目標としていないからです。惑星科学の使命と2030年代の打ち上げ。
その間、新しい研究の背後にある科学者たちは、ボイジャー2号が夏にその地域を調べたように、2049年に南の春が始まる前に天王星の大気がどのように変化するかについてもっと知りたいと思っています。
研究に基づく研究が発表されました （新しいタブで開きます） Journal of Geophysical Research：Planetsの5月23日。
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