Уран и Нептун часто упоминаются как планетарные близнецы благодаря своим схожим размерам, массе и атмосферным характеристикам.
Долгое время считалось, что они возникли из одного космического резервуара материалов. Однако новое исследование международной группы ученых, в которую входят сотрудники Юго-Западного исследовательского института (SwRI), продемонстрировало, что химическое происхождение ледяных гигантов значительно различается. Результаты работы опубликованы в научном журнале Astronomy & Astrophysics.
Атмосфера Нептуна оказалась гораздо более насыщенной кислородом по сравнению с Ураном. Это свидетельствует о различных источниках материалов, из которых формировались планеты. У ледяных гигантов отсутствует твердая поверхность, как у Земли.
Их окружают толстые оболочки газа из тяжелых элементов — воды, аммиака и метана, уходящие на тысячи километров вглубь. Тонкий внешний слой легких элементов придает планетам зеленовато-голубой оттенок.
«На сегодняшний день Уран и Нептун могут выглядеть как близнецы, но их химический состав демонстрирует, что они скорее двоюродные братья с очень различной историей. Атмосферные характеристики могут быть связаны с различными регионами протопланетного диска, в которых формировались планеты. Их схожесть — это просто удивительное совпадение», — отметил доктор Оливье Мусис из SwRI, один из авторов исследования.
Исследователи сравнили химический состав планет, используя модели атмосферной химии и данные наблюдений за уровнями угарного газа, включая недавние измерения ALMA. Было установлено, что в глубокой атмосфере Нептуна кислорода больше, чем у Урана, что приводит к значительным различиям в соотношениях углерода к кислороду.
«Мы не имеем возможности напрямую исследовать глубокие атмосферы Урана и Нептуна, но химические маркеры позволяют изучать условия, скрытые под их видимыми облаками. Угарный газ особенно полезен, поскольку его много в верхней тропосфере. С помощью этих данных мы можем моделировать химическую эволюцию протопланетного диска и происхождение его материалов», — объясняет Мусис.
Считается, что Уран и Нептун возникли примерно в одно время — около 4,5 миллиарда лет назад. Традиционно ученые полагали, что планеты образовались из материалов соседних областей. Однако новые модели указывают на то, что строительные блоки Нептуна образовались ближе к молодому Солнцу, а затем мигрировали наружу.
«Химический состав Нептуна плохо укладывается в концепцию о том, что он сформировался в своем нынешнем месте и использовал материал из того же резервуара, что и Уран. Наши модели предполагают, что его строительные блоки прошли долгий путь. Два внешне схожих мира могли прийти к своим текущим положениям и составам через совершенно разные эволюционные пути», — говорит Мусис.
По его словам, результаты важны не только для Урана и Нептуна, но и для планет за пределами Солнечной системы: планеты такого размера распространены вокруг других звезд, поэтому ледяные гиганты представляют собой важный ориентир для понимания формирования планет в масштабах всей галактики.
Фото: hi-tech.mail.ru