В конце 1980-х годов космический корабль «Вояджер-2» сделал «канонические» снимки Урана и Нептуна с близкого расстояния. На этих изображениях Уран был довольно зеленовато-голубого цвета, а Нептун — глубокого лазурного цвета. Оказывается, обе планеты довольно близки по цвету: зеленовато-голубой, больше похожий на внешний вид Урана.
Нет, Уран и Нептун не поменялись цветовыми значениями. Оказывается, эти изображения не являются точной записью их реальных цветов. Ученые-планетологи повторно изучили изображения «Вояджера-2» и сравнили их с более поздними наблюдениями, сделанными как космическими, так и наземными обсерваториями. Затем они создали модель того, какими должны быть цвета. После этого они повторно обработали изображения, чтобы получить более «настоящий цвет» каждой планеты. Результатом является более реалистичный взгляд на оба мира.
Лучшее представление об истинном цвете каждой планеты позволяет ученым лучше понять фактические изменения в их атмосферах из-за внутренней активности и сезонных сдвигов положения и температуры. В частности, наблюдения и переопределения цвета помогают раскрыть кое-что о загадочных изменениях цвета, которые претерпевает Уран во время своей 84-летней орбиты.
Что «Вояджер-2» увидел у ледяных гигантов
Космический корабль «Вояджер-2» пролетел мимо Урана и Нептуна в 1986 и 1989 годах соответственно. Это было молниеносное посещение каждой планеты. Оба близких сближения длились менее суток каждый. Это дало космическому кораблю ограниченное количество времени, чтобы собрать как можно больше информации. Чтобы получить хорошие снимки планет, камеры «Вояджера» обрабатывали изображения через различные фильтры. Команда фотографов была крайне ограничена во времени: почти каждый день нужно было готовиться к пресс-конференциям. Они объединили одноцветные изображения и обработали их, чтобы получить вид «пресс-релиза», который мы все знаем и любим.
Думайте об этом как о съемке пейзажа на смартфоне в черно-белом режиме. Потом берёте тот же самый с разноцветными фильтрами. После этого вы перетаскиваете их в пакет программного обеспечения для обработки изображений и объединяете. В зависимости от того, как они выглядят, вы можете немного изменить их контраст. Или вы можете улучшить некоторые цвета, чтобы подчеркнуть определенные особенности.
Именно это и сделала команда изображений «Вояджера». Для Нептуна они увеличили контрастность изображения, чтобы выделить отдельные облака, полосы облаков и штормы. Это означало, что нужно было добавить немного больше синего, чтобы увеличить контраст. Полученное изображение было красивым и определенно демонстрировало те странные особенности, которые привлекли всеобщее внимание во время облетов. Но отражали ли изображения реальность?
Тот же вопрос задают и о цвете Урана, тем более что его внешний вид немного изменился по сравнению с каноническим изображением «Вояджера-2» за прошедшие десятилетия. Миссия «Вояджер-2» сняла спектры пролетавшего мимо Урана и подтвердила, что атмосфера планеты состоит в основном из водорода и гелия с небольшим количеством метана. Этот состав был хорошо известен по наземным наблюдениям и спектрам с начала 20 века.
Определение истинных планетарных цветов Урана и Нептуна
Профессор Патрик Ирвин и группа ученых из Оксфордского университета в Великобритании решили ответить на вопросы о реальных цветах Урана и Нептуна. Они проанализировали изображения «Вояджера-2», а также исследования, проведенные космическим телескопом «Хаббл», Очень Большим телескопом ESO и другими, чтобы создать модель реальных цветов планет.
«Хотя знакомые изображения Урана, сделанные «Вояджером-2», были опубликованы в форме, более близкой к «истинному» цвету, изображения Нептуна на самом деле были растянуты и усилены, а потому искусственно сделаны слишком синими», — сказал Ирвин. «Несмотря на то, что искусственно насыщенный цвет был известен в то время ученым-планетологам – и изображения были опубликованы с поясняющими его подписями – это различие со временем потерялось. Применяя нашу модель к исходным данным, мы смогли воссоздать наиболее точное представление цвета Нептуна и Урана».
По сути, команда «перебалансировала» цвета обеих планет. В результате оба имеют схожие оттенки зеленовато-синего, хотя у Нептуна все же немного больше синего цвета, чем у Урана. Однако Уран иногда становится более зеленым над своими полюсами.
Эти цвета, кажется, лучше соответствуют многолетним наблюдениям за обеими планетами, сделанным в обсерватории Лоуэлла в период с 1950 по 2016 год. По словам Хайди Хаммель, ученой, которая изучала две планеты в течение многих лет, изменение баланса цветов на изображениях Урана и Нептуна — это хорошо. . «Неправильное восприятие цвета Нептуна, а также необычные изменения цвета Урана сбивали нас с толку на протяжении десятилетий», — сказала она. «Это комплексное исследование должно, наконец, решить обе проблемы».
Что вызывает изменение цвета Урана?
Ученые, возможно, сейчас довольны цветами этих ледяных гигантов, хотя они все еще отмечают некоторые небольшие сезонные изменения цвета обеих планет на их орбитах. В частности, изменение внешнего вида Урана с течением времени остается загадкой, которую предстоит разгадать. Например, наблюдения Лоуэлла показывают кое-что интригующее: Уран выглядит немного зеленее во время зимнего и летнего солнцестояния. Это точка на ее орбите, когда один из полюсов планеты направлен в сторону нашей звезды. Ситуация меняется во время равноденствий, когда Солнце находится над экватором. Тогда он имеет несколько более синий оттенок.
Частично это изменение связано с необычным вращением Урана. Он вращается вокруг Солнца на боку, направляя то один, то другой полюс на Солнце во время солнцестояний. (Недавно JWST воспользовался этим положением, чтобы взглянуть на его северный полярный регион.) «Наклоненное» положение Урана, вероятно, вызывает некоторые изменения в его отражательной способности в это время, благодаря чему он кажется нам ярче здесь, на Земле. Теперь большой вопрос: указывают ли эти изменения на что-то еще, происходящее в атмосфере?
В опубликованной ими статье об этой работе Ирвин и его команда предполагают, что изменения, которые наблюдала обсерватория Лоуэлла, могут быть вызваны расстоянием Урана от Солнца. Это влияет на образование темной дымки — своего рода «полярного капюшона». Он оседает в верхних слоях атмосферы на полюсах. Производство будет более интенсивным, когда Уран окажется ближе всего к Солнцу. Это могло бы объяснить изменение отражательной способности и яркости. Команда смоделировала капюшон, который создавал постоянно сгущающуюся дымку, вероятно, состоящую в основном из метанового льда. Модельное моделирование показало, что частицы льда усиливают отражение зеленых и красных волн на полюсах. Это могло бы объяснить зеленоватый оттенок, который астрономы видят во время солнцестояния.
Отслеживание изменений на Уране
В частности, моделирование и переработка изображений Урана во многом помогают объяснить изменения цвета Урана. «Это первое исследование, в котором количественная модель сопоставлена с данными изображений, чтобы объяснить, почему цвет Урана меняется во время его орбиты», — сказал Ирвин.
В настоящий момент Уран приближается к разгару летнего сезона. Это должно привести к утолщению и росту его северного полярного капюшона. В конечном итоге он может быть больше похож на капюшон, который можно увидеть на изображениях «Вояджера-2» и модели команды. Ирвин предлагает, чтобы космический телескоп Хаббл и Очень Большой Телескоп сосредоточились на спектроскопических исследованиях планеты, чтобы наблюдать за ее изменениями. В будущих наблюдениях «Хаббла» также следует использовать методы фильтрации, которые коррелируют с фильтрами системы визуализации «Вояджера», чтобы обеспечить лучшее сравнение. Вполне вероятно, что будущие исследования смогут повторить работу, которую проделали Ирвин и его команда, и сделать больше, чтобы объяснить изменения, которые, по-видимому, испытывает атмосфера Урана по мере смены времен года.
Для дополнительной информации
Новые изображения показывают, как на самом деле выглядят Нептун и Уран
Моделирование сезонного цикла цвета и величины Урана и сравнение с Нептуном
Вояджер 2
