Ganz weit draußen in unserem Sonnensystem ziehen Uranus und Neptun fast wie Zwillinge ihre Kreise: Sie besitzen annähernd die gleiche Masse, sind praktisch gleich groß, haben die gleiche Temperatur, eine ähnliche Zusammensetzung – und beide müffelten wie faule Eier, wenn man sie riechen könnte. Im sichtbaren Licht unterscheiden sie sich jedoch deutlich: Während Uranus dem menschlichen Auge eher grünlich blau wirkt, betont ein kräftiges Marineblau den Neptun. Patrick Irwin von der University of Oxford und seine Arbeitsgruppe veröffentlichten auf dem arXiv eine Studie, welche die Ursache für diese abweichenden Farben erklären könnte: Sie liegt in der Atmosphäre der beiden Eisriesen.

Die Gashülle von Uranus und Neptun besteht in den unteren Lagen überwiegend aus Schwefelwasserstoffeis, Methan und fotochemischem Dunst aus Wasserstoff und Helium bei einem Atmosphärendruck von mehr als 700 Kilopascal, was dem Siebenfachen unserer Atmosphäre entspricht. Darüber schließt sich eine Dunstschicht an, deren Druck bis zum Doppelten dessen reichen kann, was bei uns auf Meereshöhe herrscht. Und darüber folgt eine weitere Lage mit ähnlicher Zusammensetzung wie darunter, aber mit deutlich niedrigerem Druck.

Der Dunst entsteht in den oberen Gashüllen der beiden Eisriesen, bevor die Tröpfchen nach unten sinken und sich in dem Bereich konzentrieren, in dem Methan kondensiert. Die Aerosole wirken dann als Kristallisationskerne, an denen sich Methantröpfchen anlagern, bis das Ganze als eine Art Schnee zu fallen beginnt. Diese »Flocken« lösen sich weiter unten wieder auf, und die Partikel dienen erneut als Kerne für die Wolkenbildung aus Schwefelwasserstoff.

Der vorherrschende Farbton wird durch das Methan verursacht, das blaues Licht reflektiert und rotes absorbiert. Der Uranus hat eine dickere Aerosolschicht, wodurch die Farbe verblasst. Neptun hingegen weist eine dünnere Schicht aus Methaneispartikeln auf, deren Druck niedriger ist als auf dem Gipfel des Mount Everest. Das verstärkt die Reflexion des blauen Teils des Spektrums deutlich. Allerdings ist der Neptun nicht einheitlich dunkelblau, sondern weist auch noch dunklere Flecken auf. Irwin und Co führen dies auf erhöhte Aerosolkonzentrationen in niedrigeren Atmosphärenschichten zurück. Für ihre Studie nutzten die Autoren Daten von Voyager 2, die sie mit Messungen des Hubble-Teleskops und von Observatorien auf der Erde kombinierten.