Uranus og Neptun ligner et matchet par, men deres kemi tyder på, at de blev bygget af forskelligt materiale på forskellige steder.
En undersøgelse offentliggjort i Astronomy & Astrophysics estimerer forholdet mellem kulstof og ilt dybt inde i begge planeter ved hjælp af modeller for atmosfærisk kemi og transport sammen med kulilte-observationer, mange af dem fra ALMA-arrayet i Chile. Det forhold fungerer som et kemisk fingeraftryk af det materiale, en planet blev dannet af.
Et skjult forhold, målt indirekte
Ingen kan tage prøver af den dybe atmosfære på nogen af planeterne. Successive skylag blokerer for direkte udsyn, og kun Voyager 2 har nogensinde fløjet forbi dem, i 1986 og 1989.
Kulilte giver en vej ind. Det dannes eller ligger i dybe lag og føres op gennem skyerne til højder, som teleskoper kan se, så dets koncentration bærer information om områder langt nede.
Holdet fandt, at Neptun ser ud til at være betydeligt rigere på ilt end Uranus. Kombineret med kulstofestimater giver det Neptun et lavere forhold mellem kulstof og ilt. Rækkerne af mulige værdier overlapper stadig, men forskellen er svær at forklare, hvis begge planeter voksede fra den samme blanding i det samme område af skiven, der omgav den unge Sol.
Fætre, ikke tvillinger
Ved at sammenligne resultaterne med en model for, hvordan det tidlige solsystem udviklede sig kemisk, foreslår forfatterne separate historier. Uranus kan være dannet forholdsvis langt ude, nær sin nuværende bane. Neptun kan være startet tættere på Solen i en zone, hvor faste stoffer indeholdt mere ilt, og derefter være flyttet udad.
"Uranus og Neptun kan ligne tvillinger i dag, men deres kemi fortæller os, at de mere er som fætre med meget forskellige historier," sagde Olivier Mousis fra Southwest Research Institute, en af medforfatterne.
Resultatet betyder noget ud over de to planeter. Verdener af denne størrelse udgør mere end halvdelen af de omkring 6.000 exoplaneter, der hidtil er fundet, så hvordan iskæmper samles, former tænkningen om en stor andel af de kendte planeter.
De åbne spørgsmål
Forfatterne siger, at billedet ikke er afklaret. Vertikal blanding i de dybe atmosfærer er fortsat en stor usikkerhedskilde, og bedre målinger er nødvendige. En dedikeret mission som Uranus Orbiter and Probe, der i 2023 blev rangeret som den højeste prioritet for planetvidenskab af det amerikanske National Academy of Sciences, ville hjælpe med at afklare det.