천왕성과 해왕성의 색깔이 다른 이유는 무엇인가요?

이제 천문학자들은 비슷한 행성인 천왕성과 해왕성이 왜 색깔이 다른지 이해할 수 있습니다. 연구진은 Gemini North 망원경, NASA의 적외선 망원경 시설 및 허블 우주 망원경의 관측 결과를 사용하여 두 행성의 관측 결과와 일치하는 단일 대기 모델을 개발했습니다. 이 모델은 천왕성의 과도한 안개가 행성의 정체되고 느린 대기에 축적되어 해왕성보다 더 밝게 보일 수 있음을 보여줍니다.

해왕성과 천왕성은 질량, 크기, 대기 구성이 비슷하다는 점에서 공통점이 많지만 그 모습은 확연히 다릅니다. 가시광선 파장에서 해왕성은 훨씬 더 푸른색을 띠고 천왕성은 연한 청록색을 띤다. 천문학자들은 이제 왜 두 행성의 색깔이 다른지에 대한 설명을 가지고 있습니다.

새로운 연구에 따르면 두 행성 모두에 존재하는 안개 층은 해왕성의 비슷한 층보다 두껍고 해왕성보다 천왕성의 모습을 더 "하얗게" 한다는 사실이 밝혀졌습니다[1]. 해왕성과 천왕성의 대기에 안개가 없었다면 둘의 푸른색은 거의 같았을 것입니다[2].

결과 논문의 수석 저자인 지구물리학 연구 저널: 행성(Journal of Geophysical Research: Planets)에 연구를 게재한 Owen은 "이것은 자외선에서 근적외선 파장까지 반사된 햇빛의 관측을 동시에 맞추는 최초의 모델입니다."라고 설명합니다. . "또한 천왕성과 해왕성의 눈에 보이는 색상의 차이를 최초로 설명했습니다."

팀의 모델은 서로 다른 고도에서 에어로졸의 3개 층으로 구성됩니다[5]. 색상에 영향을 미치는 주요 층은 중간권, 즉 해왕성보다 천왕성의 안개 입자 층이 더 두껍습니다(논문에서는 에어로졸-2 층이라고 함). 연구팀은 두 행성 모두에서 메탄 얼음이 이 층의 입자에 응축되어 입자를 대기 깊숙이 끌어당겨 메탄 눈 기둥을 생성한다고 의심합니다. 해왕성의 대기는 천왕성보다 더 활동적이고 격동하기 때문에 팀은 해왕성의 대기가 메탄 입자를 안개층으로 휘젓고 눈을 생성하는 데 더 효율적이라고 믿습니다. 이는 더 많은 안개를 제거하고 해왕성의 안개 층을 천왕성보다 더 얇게 만들어 해왕성의 푸른 색이 더 강렬하게 나타납니다.

"우리는 이 모델을 개발하는 것이 얼음 거인 대기의 구름과 안개를 이해하는 데 도움이 되기를 바랍니다."라고 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 천문학자이자 연구 팀의 일원인 Mike Wong은 말했습니다. 이 결과. "천왕성과 해왕성의 색상 차이를 설명하는 것은 보너스였습니다!"

모델을 만들기 위해 Owen 팀은 자외선, 가시광선 및 근적외선 파장(0.3~2.5미크론)에서 일련의 행성에 대한 관찰을 분석했습니다. ), 관측은 근처 Gemini North 망원경에 있는 NIFS(Near-Infrared Integrated Field Spectrometer)로 수행되었습니다. 국립 과학 재단의 NOIRLab 프로젝트인 국제 제미니 천문대의 일부인 하와이의 마우나 케아, NASA 적외선 망원경 시설 및 NASA/ESA, 또한 허블 우주 망원경의 하와이 보관 데이터.

Gemini North에 있는 NIFS 장비는 시야의 모든 지점에 대해 스펙트럼(물체가 다양한 파장에서 얼마나 밝은지를 측정하는 척도)을 제공할 수 있기 때문에 이 결과에 특히 중요했습니다. 이를 통해 팀은 행성 원반 전체와 근적외선 파장 범위에 걸쳐 두 행성 대기의 반사율을 자세히 측정할 수 있었습니다.

국립 과학 재단(National Science Foundation)의 제미니 프로그램 책임자인 마틴 스틸(Martin Still)은 "제미니 천문대는 우리 이웃 행성의 본질에 대한 새로운 통찰력을 계속해서 제공하고 있습니다."라고 말했습니다. "이 실험에서 Gemini North는 대기 안개를 감지하고 특성화하는 데 중요한 지상 및 우주 기반 시설 제품군의 구성 요소를 제공합니다.

이 모델은 또한 때때로 눈에 보이는 어두운 점을 설명하는 데 도움이 됩니다." 해왕성이지만 천왕성에서는 덜 흔합니다. 천문학자들은 두 행성의 대기에 검은 반점이 있다는 사실을 알고 있었지만, 어떤 에어로졸 층이 반점을 일으켰는지, 왜 이 층의 에어로졸 반사율이 낮은지는 알지 못했습니다. 팀의 연구는 모델의 가장 깊은 층을 어둡게 하면 해왕성과 천왕성에 있는 것과 유사한 어두운 점이 생성된다는 것을 보여줌으로써 이러한 질문에 대한 빛을 밝힙니다.