यूरेनस, नेपच्यून के विभिन्न रंगों के पीछे कारण: शोध

एसोसिएशन ऑफ यूनिवर्सिटीज फॉर रिसर्च इन एस्ट्रोनॉमी (AURA) के शोध के अनुसार, शोधकर्ताओं ने एक एकल वायुमंडलीय मॉडल विकसित किया है जो दोनों ग्रहों के अवलोकन से मेल खाता है।
मॉडल से पता चलता है कि यूरेनस पर अतिरिक्त धुंध ग्रह के स्थिर, सुस्त वातावरण में बनती है और इसे जेमिनी नॉर्थ टेलीस्कोप, नासा इन्फ्रारेड टेलीस्कोप फैसिलिटी और हबल स्पेस टेलीस्कोप से टिप्पणियों का उपयोग करते हुए नेप्च्यून की तुलना में हल्का स्वर दिखाई देता है।
नेपच्यून और यूरेनस में बहुत कुछ समान है – उनके समान द्रव्यमान, आकार और वायुमंडलीय रचनाएँ हैं – फिर भी उनकी उपस्थिति उल्लेखनीय रूप से भिन्न है।
दृश्यमान तरंग दैर्ध्य पर, नेपच्यून का रंग स्पष्ट रूप से नीला होता है जबकि यूरेनस सियान की एक हल्की छाया है।
खगोलविदों के पास अब इस बात का स्पष्टीकरण है कि दोनों ग्रह अलग-अलग रंगों के क्यों हैं।
नए शोध से पता चलता है कि दोनों ग्रहों पर मौजूद केंद्रित धुंध की एक परत नेप्च्यून पर एक समान परत की तुलना में यूरेनस पर अधिक मोटी है और नेप्च्यून की तुलना में यूरेनस की उपस्थिति को ‘सफेद’ करती है।
यदि नेपच्यून और यूरेनस के वातावरण में धुंध नहीं होती, तो दोनों लगभग समान रूप से नीले रंग के दिखाई देते।
यह निष्कर्ष एक मॉडल से आता है कि ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय में ग्रह भौतिकी के प्रोफेसर पैट्रिक इरविन के नेतृत्व में एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने नेप्च्यून और यूरेनस के वायुमंडल में एयरोसोल परतों का वर्णन करने के लिए विकसित किया।
इन ग्रहों के ऊपरी वायुमंडल की पिछली जांच ने केवल विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर वायुमंडल की उपस्थिति पर ध्यान केंद्रित किया था।
हालाँकि, यह नया मॉडल, जिसमें कई वायुमंडलीय परतें शामिल हैं, दोनों ग्रहों से तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला में टिप्पणियों से मेल खाती हैं।
नए मॉडल में गहरी परतों के भीतर धुंध के कण भी शामिल हैं जिन्हें पहले केवल मीथेन और हाइड्रोजन सल्फाइड आयनों के बादल माना जाता था।
“जर्नल ऑफ जियोफिजिकल रिसर्च: प्लैनेट्स” में इस परिणाम को प्रस्तुत करने वाले एक पेपर के प्रमुख लेखक इरविन ने समझाया, “पराबैंगनी से निकट-अवरक्त तरंगदैर्ध्य तक परावर्तित सूर्य के प्रकाश की टिप्पणियों को एक साथ फिट करने वाला यह पहला मॉडल है।”
“यह यूरेनस और नेपच्यून के बीच दृश्यमान रंग में अंतर को समझाने वाला पहला व्यक्ति भी है।”
टीम के मॉडल में अलग-अलग ऊंचाई पर एरोसोल की तीन परतें होती हैं।
रंगों को प्रभावित करने वाली प्रमुख परत मध्य परत है, जो धुंध के कणों की एक परत है (कागज में एरोसोल -2 परत के रूप में संदर्भित) जो नेपच्यून की तुलना में यूरेनस पर अधिक मोटी होती है।
टीम को संदेह है कि, दोनों ग्रहों पर, मीथेन बर्फ इस परत में कणों पर संघनित होती है, जिससे मीथेन बर्फ की बौछार में कणों को वायुमंडल में गहराई तक खींच लिया जाता है।
क्योंकि नेपच्यून में यूरेनस की तुलना में अधिक सक्रिय, अशांत वातावरण है, टीम का मानना ​​​​है कि नेप्च्यून का वातावरण मीथेन कणों को धुंध की परत में मंथन करने और इस बर्फ का उत्पादन करने में अधिक कुशल है।
यह अधिक धुंध को हटाता है और नेप्च्यून की धुंध परत को यूरेनस की तुलना में पतला रखता है, जिसका अर्थ है कि नेपच्यून का नीला रंग अधिक मजबूत दिखता है।
“हमें उम्मीद थी कि इस मॉडल को विकसित करने से हमें बर्फ के विशाल वातावरण में बादलों और धुंध को समझने में मदद मिलेगी,” कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के एक खगोलशास्त्री और इस परिणाम के पीछे टीम के एक सदस्य माइक वोंग ने टिप्पणी की।
“यूरेनस और नेपच्यून के बीच रंग में अंतर की व्याख्या करना एक अप्रत्याशित बोनस था!”
इस मॉडल को बनाने के लिए, इरविन की टीम ने जेमिनी नॉर्थ टेलीस्कोप पर निकट-इन्फ्रारेड इंटीग्रल फील्ड स्पेक्ट्रोमीटर (NIFS) के साथ लिए गए पराबैंगनी, दृश्यमान और निकट-अवरक्त तरंग दैर्ध्य (0.3 से 2.5 माइक्रोमीटर तक) वाले ग्रहों के अवलोकन के एक सेट का विश्लेषण किया। हवाई में मौनाके का शिखर – जो अंतर्राष्ट्रीय मिथुन वेधशाला का हिस्सा है, NSF के NOIRLab का एक कार्यक्रम है – साथ ही नासा इन्फ्रारेड टेलीस्कोप सुविधा से अभिलेखीय डेटा, जो हवाई में भी स्थित है, और NASA/ESA हबल अंतरिक्ष सूक्ष्मदर्शी।
जेमिनी नॉर्थ पर एनआईएफएस उपकरण इस परिणाम के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण था क्योंकि यह स्पेक्ट्रा प्रदान करने में सक्षम है – विभिन्न तरंग दैर्ध्य पर एक वस्तु कितनी उज्ज्वल है – इसके देखने के क्षेत्र में प्रत्येक बिंदु के लिए।
इसने टीम को विस्तृत माप के साथ प्रदान किया कि दोनों ग्रहों के वायुमंडल ग्रह की पूरी डिस्क और निकट-अवरक्त तरंगदैर्ध्य की एक श्रृंखला में कितने प्रतिबिंबित होते हैं।
नेशनल साइंस फाउंडेशन के जेमिनी प्रोग्राम ऑफिसर मार्टिन स्टिल ने कहा, “जेमिनी वेधशालाएं हमारे ग्रह पड़ोसियों की प्रकृति में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करना जारी रखती हैं।”
“इस प्रयोग में, जेमिनी नॉर्थ ने जमीन के एक सूट के भीतर एक घटक प्रदान किया- और अंतरिक्ष-आधारित सुविधाएं वायुमंडलीय धुंध की पहचान और लक्षण वर्णन के लिए महत्वपूर्ण हैं।”
मॉडल उन काले धब्बों को समझाने में भी मदद करता है जो कभी-कभी नेपच्यून पर दिखाई देते हैं और आमतौर पर यूरेनस पर कम पाए जाते हैं।
जबकि खगोलविदों को पहले से ही दोनों ग्रहों के वायुमंडल में काले धब्बों की उपस्थिति के बारे में पता था, उन्हें यह नहीं पता था कि कौन सी एरोसोल परत इन काले धब्बों का कारण बन रही है या उन परतों पर एरोसोल कम परावर्तक क्यों थे।
टीम का शोध इन सवालों पर प्रकाश डालता है, यह दिखाते हुए कि उनके मॉडल की सबसे गहरी परत का काला पड़ना नेपच्यून और शायद यूरेनस पर देखे गए समान काले धब्बे पैदा करेगा।