Uran i Neptun wyglądają jak dobrana para, ale ich chemia sugeruje, że powstały z różnych materiałów w różnych miejscach.
Badanie opublikowane w Astronomy & Astrophysics szacuje stosunek węgla do tlenu głęboko wewnątrz obu planet, wykorzystując modele chemii i transportu atmosferycznego wraz z obserwacjami tlenku węgla, w wielu przypadkach z sieci ALMA w Chile. Ten stosunek działa jak chemiczny odcisk palca materiału, z którego powstała planeta.
Ukryty stosunek, mierzony pośrednio
Nikt nie może pobrać próbek głębokiej atmosfery którejkolwiek z planet. Kolejne warstwy chmur blokują bezpośredni widok, a tylko Voyager 2 kiedykolwiek przeleciał obok nich, w 1986 i 1989 roku.
Tlenek węgla oferuje drogę do środka. Powstaje lub znajduje się w głębokich warstwach i jest unoszony przez chmury na wysokości widoczne dla teleskopów, więc jego stężenie niesie informacje o regionach znacznie niżej.
Zespół ustalił, że Neptun wydaje się znacznie bogatszy w tlen niż Uran. W połączeniu z szacunkami węgla daje to Neptunowi niższy stosunek węgla do tlenu. Zakresy możliwych wartości wciąż się pokrywają, ale różnicę trudno wyjaśnić, gdyby obie planety powstały z tej samej mieszanki w tym samym regionie dysku otaczającego młode Słońce.
Kuzyni, nie bliźniaki
Porównując wyniki z modelem chemicznej ewolucji wczesnego Układu Słonecznego, autorzy sugerują odrębne historie. Uran mógł powstać stosunkowo daleko, w pobliżu swojej obecnej orbity. Neptun mógł zacząć bliżej Słońca, w strefie, gdzie ciała stałe zawierały więcej tlenu, a następnie przemieścić się na zewnątrz.
„Uran i Neptun mogą dziś przypominać bliźniaki, ale ich chemia mówi nam, że są bardziej jak kuzyni o bardzo różnych historiach” – powiedział Olivier Mousis z Southwest Research Institute, współautor.
Wynik ma znaczenie poza dwiema planetami. Światy tej wielkości stanowią ponad połowę z około 6000 dotychczas odkrytych egzoplanet, więc sposób, w jaki powstają lodowe olbrzymy, kształtuje myślenie o dużej części znanych planet.
Otwarte pytania
Autorzy twierdzą, że obraz nie jest ustalony. Mieszanie pionowe w głębokich atmosferach pozostaje dużym źródłem niepewności i potrzebne są lepsze pomiary. Dedykowana misja, taka jak Uranus Orbiter and Probe, uznana w 2023 roku przez amerykańską Narodową Akademię Nauk za najwyższy priorytet nauk planetarnych, pomogłaby to rozstrzygnąć.