Уран и Нептун выглядят как идеальная пара, но их химия говорит о том, что они были построены из разного материала в разных местах.
Исследование, опубликованное в Astronomy & Astrophysics, оценивает соотношение углерода и кислорода в глубинах обеих планет, используя модели атмосферной химии и переноса вместе с наблюдениями угарного газа, многие из которых получены с помощью массива ALMA в Чили. Это соотношение служит химическим отпечатком материала, из которого сформировалась планета.
Скрытое соотношение, измеренное косвенно
Никто не может взять пробы глубинной атмосферы ни одной из планет. Последовательные слои облаков блокируют прямой обзор, и только «Вояджер-2» когда-либо пролетал мимо них — в 1986 и 1989 годах.
Угарный газ дает путь внутрь. Он образуется или находится в глубоких слоях и переносится вверх через облака на высоты, видимые телескопам, поэтому его концентрация несет информацию о регионах далеко внизу.
Команда обнаружила, что Нептун, по-видимому, существенно богаче кислородом, чем Уран. В сочетании с оценками углерода это дает Нептуну более низкое соотношение углерода и кислорода. Диапазоны возможных значений все еще пересекаются, но разницу трудно объяснить, если обе планеты выросли из одной и той же смеси в одном и том же регионе диска, окружавшего молодое Солнце.
Кузены, а не близнецы
Сравнив результаты с моделью химической эволюции ранней Солнечной системы, авторы предполагают разные истории. Уран мог сформироваться относительно далеко, вблизи своей нынешней орбиты. Нептун мог начать ближе к Солнцу, в зоне, где твердые тела содержали больше кислорода, а затем переместиться наружу.
«Сегодня Уран и Нептун могут напоминать близнецов, но их химия говорит нам, что они скорее кузены с очень разными историями», — сказал Оливье Мусис из Юго-Западного исследовательского института, соавтор работы.
Результат важен не только для двух планет. Миры такого размера составляют более половины из примерно 6000 обнаруженных на сегодня экзопланет, поэтому то, как собираются ледяные гиганты, формирует представления о значительной доле известных планет.
Открытые вопросы
Авторы говорят, что картина не окончательна. Вертикальное перемешивание в глубинных атмосферах остается крупным источником неопределенности, и нужны более точные измерения. Специальная миссия, такая как Uranus Orbiter and Probe, признанная в 2023 году Национальной академией наук США главным приоритетом планетарной науки, помогла бы это решить.