Эволюция планет. Уран и Нептун могли сформироваться в разных уголках Солнечной системы

Уран и Нептун долгое время считались почти идентичными «планетами-близнецами» из-за схожих размеров, массы и ледяной структуры. Однако новое исследование международной команды астрофизиков, опубликованное в научном издании Astronomy & Astrophysics, подвергает сомнению идею их общего происхождения. Ученые обнаружили принципиальные различия в химическом составе этих миров.

Уран и Нептун остаются наименее исследованными планетами нашей системы — единственным приближающимся к ним аппаратом был «Вояджер-2» еще в 1986 и 1989 годах соответственно. Поскольку планеты подобного типа составляют более половины из почти 6000 выявленных на сегодняшний день экзопланет, понимание их эволюции является ключевой задачей для современной планетологии.

Из-за плотных облаков прямое наблюдение недр ледяных гигантов невозможно. Чтобы обойти это препятствие, авторы исследования использовали монооксид углерода (CO) в качестве химического индикатора. Этот газ появляется на значимой глубине и поднимается в верхние слои атмосферы, где его можно зафиксировать. С помощью численного моделирования и данных, полученных радиотелескопом ALMA, ученые определили соотношение углерода и кислорода (C/O) в недрах обеих планет.

Результаты анализа показали, что Нептун значительно богаче кислородом, чем Уран. Следовательно, соотношение C/O на Нептуне заметно ниже. Такую разницу трудно объяснить, если предположить, что оба гиганта возникли из одинакового вещества в одном и том же регионе протопланетного диска вокруг молодого Солнца.

Сопоставив данные с моделями химической эволюции ранней Солнечной системы, ученые предположили: Уран, вероятно, зародился на значительном расстоянии от Солнца — вблизи своей современной орбиты. Нептун же мог сформироваться гораздо ближе к нашей звезде, где твердые материалы были обогащены кислородом, и лишь впоследствии мигрировал к своей нынешней орбите.

Для окончательных выводов необходимы дополнительные измерения, ведь вертикальная циркуляция газов в глубинах атмосфер создает известную неопределенность. Надежду на окончательную разгадку этой тайны ученые возлагают на будущие специализированные миссии, в частности, проект орбитального аппарата и зонда для исследования Урана (UOP). Последний определен Национальной академией наук США как один из главных приоритетов на ближайшее десятилетие.