Uranus och Neptunus ser ut som ett matchat par, men deras kemi tyder på att de byggdes av olika material på olika platser.
En studie publicerad i Astronomy & Astrophysics uppskattar förhållandet mellan kol och syre djupt inne i båda planeterna, med hjälp av modeller för atmosfärskemi och transport tillsammans med kolmonoxidobservationer, många av dem från ALMA-arrayen i Chile. Det förhållandet fungerar som ett kemiskt fingeravtryck av det material en planet bildades av.
Ett dolt förhållande, mätt indirekt
Ingen kan ta prover från den djupa atmosfären på någon av planeterna. Successiva molnlager blockerar direkta vyer, och endast Voyager 2 har någonsin flugit förbi dem, 1986 och 1989.
Kolmonoxid erbjuder en väg in. Det bildas eller finns i djupa lager och förs upp genom molnen till höjder som teleskop kan se, så dess koncentration bär information om regioner långt där under.
Teamet fann att Neptunus förefaller betydligt rikare på syre än Uranus. Tillsammans med koluppskattningarna ger det Neptunus ett lägre förhållande mellan kol och syre. Intervallen av möjliga värden överlappar fortfarande, men skillnaden är svår att förklara om båda planeterna växte fram ur samma blandning i samma region av skivan som omgav den unga solen.
Kusiner, inte tvillingar
Genom att jämföra resultaten med en modell för hur det tidiga solsystemet utvecklades kemiskt föreslår författarna separata historier. Uranus kan ha bildats relativt långt ut, nära sin nuvarande omloppsbana. Neptunus kan ha börjat närmare solen, i en zon där fasta ämnen höll mer syre, och sedan flyttat utåt.
"Uranus och Neptunus kan likna tvillingar i dag, men deras kemi säger oss att de mer är som kusiner med mycket olika historier", sade Olivier Mousis vid Southwest Research Institute, en av medförfattarna.
Resultatet spelar roll bortom två planeter. Världar av denna storlek utgör mer än hälften av de omkring 6 000 exoplaneter som hittills hittats, så hur isjättar sätts samman formar tänkandet kring en stor andel av de kända planeterna.
De öppna frågorna
Författarna säger att bilden inte är fastställd. Vertikal blandning i de djupa atmosfärerna är fortfarande en stor osäkerhetskälla, och bättre mätningar behövs. En dedikerad mission som Uranus Orbiter and Probe, som rankades som den främsta prioriteringen för planetvetenskap 2023 av USA:s nationella vetenskapsakademi, skulle hjälpa till att avgöra saken.