为什么海王星和天王星的颜色不同?

为什么海王星和天王星的颜色不同?

天王星海王星在很多方面都是相似的行星。两者都是冰巨行星,都拥有富含甲烷的大气,并且都呈蓝色。但是,虽然天王星有淡蓝绿色,但海王星有深蓝色。但为什么?为什么两颗大小和成分如此相似的行星看起来如此不同?根据最近的一项研究,答案在于它们的气溶胶。

气溶胶是悬浮在气体中的小尘粒或液滴。在地球上,我们经常将气溶胶视为一种污染形式,因为烟雾和烟雾是气溶胶。但气溶胶也可以是危害较小的东西,例如雾气,或寒冷冬夜中的一团微小冰晶云。如果你有大气层,你肯定会有气溶胶。

气溶胶颗粒可能非常小,以至于它们的直径与可见光的波长大致相同。因此,光从它们身上散射的方式可能取决于光的波长。通过称为 Mie 散射的过程,长红色波长通常比较短的蓝色波长散射更多。米氏散射是为什么火星的天空通常是棕褐色而不是蓝色的,也是为什么火星上的日落通常是蓝色的。正如这项最新研究表明的那样,气溶胶在天王星和海王星的着色中发挥着重要作用,但这种联系并不简单。

天王星和海王星的大气主要是氢和氦,但它们也富含甲烷(CH 4)。甲烷吸收红光并反射蓝色,这就是为什么两颗行星都呈蓝色的原因。它们的大气中存在其他元素的痕迹,各种分子之间的化学反应会产生气溶胶的雾霾,从而污染其基本的蓝色色调。
为什么海王星和天王星的颜色不同?

基于对天王星和海王星的光谱观测,该团队设计了一个模型,其中存在三种主要类型的气溶胶,按它们在行星大气层中的深度编号。最深的一层是 Aerosol-1,它似乎是分子烟雾和硫化氢(H 2S)。硫化氢在吸收红色和蓝色的同时反射绿光,这有助于使天王星呈现绿色。气溶胶 2 的中间层不会反射太多可见光,但会反射紫外线和红外线。最高层是气溶胶3。它由小于一微米的颗粒组成,并且倾向于在所有颜色下反射大致相同的可见光。天王星上的气溶胶 3 层较厚,使其看起来比海王星更苍白。海王星还有一层甲烷冰云,帮助它保持深蓝色。这种气溶胶的分层也可以帮助解释两颗行星上的风暴,例如航海者二号在海王星上看到的大蓝点。当上层被风暴清除时,更容易看到更深、更蓝的层。

虽然这种气溶胶层的统一模型可以解释这两个世界的出现,但不能排除替代方案。该团队还提出了不同的模型,可以分别解释天王星和海王星。但统一模型效果很好,可以帮助我们解释其他恒星周围的冰冷气体世界的大气

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