Die Farbe entsteht tatsächlich durch gasförmiges Methan. Moleküle verraten sich in Sternen und Planeten mit so genannten Banden, breiten dunklen Einsenkungen im Spektrum. Jede Bande gehört zu einer bestimmten Änderung des Vibrationszustands des Moleküls. Bei genügender spektraler Auflösung zeigt sich, dass jede Bande in Wahrheit aus einer Vielzahl einzelner Spektrallinien besteht, deren jede jeweils zu einer bestimmten gleichzeitigen Änderung des Rotationszustands gehört.

Methan, CH₄, besitzt mit seinen fünf Atomen genau neun unabhängige Vibrationsmuster, die "Moden". Dazu gehört eine entsprechende Zahl von Infrarotbanden, die jeweils die Änderung der Anregung von einem dieser Muster um genau eine Quantenstufe anzeigen.

Licht kürzerer Wellenlänge, also höherer Energie pro Photon, kann nur absorbiert werden, indem mehrere Moden gleichzeitig angeregt werden, und/oder indem eine der Moden um mehr als eine Quantenstufe auf einmal verstärkt wird. Solche so genannten Kombinations- oder Obertonbanden im roten Spektralbereich erzeugen die bläuliche Farbe von Uranus und Neptun.

Die Einzelanregung der Moleküle ist um zwei und mehr Zehnerpotenzen effektiver als die Mehrfach- oder Kombinations-Anregungen. Deshalb "sieht" man im Labor zwar ohne Weiteres die starken Infrarotbanden, nicht jedoch die optischen, und das Gas erscheint "farblos". In den riesigen Atmosphären von Uranus und Neptun gibt es allerdings nicht nur Labormengen des Gases, und so kann auch eine eigentlich sehr schwache Absorption die tiefen Beulen in die gelben und roten Bereiche des reflektierten Sonnenspektrums fressen.