Urano e Nettuno sono spesso descritti come gemelli stretti, ma una nuova ricerca suggerisce che la loro chimica, e forse la loro storia, potrebbero essere più diverse del previsto.
Il materiale che ha formato Nettuno e Urano probabilmente proveniva da diverse regioni del disco protoplanetario attorno al giovane Sole. Credito fotografico: SwRI.
“Urano e Nettuno potrebbero sembrare gemelli oggi, ma la loro chimica ci dice che sono come cugini con storie molto diverse”, ha affermato il dottor Olivier Mousis, ricercatore del Southwest Research Institute.
“I loro strati atmosferici potrebbero essere collegati a diverse parti del disco protoplanetario dove si formano i pianeti, il che renderebbe notevoli le loro somiglianze.”
Entrambi i pianeti sono stati visitati solo una volta, dalla Voyager 2 della NASA negli anni ’80, e la loro composizione profonda è in gran parte sconosciuta.
Quindi gli autori dello studio hanno utilizzato il monossido di carbonio rilevato nell’alta troposfera come sonda indiretta.
Si pensa che questo gas si formi nelle profondità dei pianeti, dove si combina chimicamente con l’acqua, e viene trasportato verso l’alto mediante mescolamento verticale.
Modellando questo processo, i ricercatori possono lavorare a ritroso per stimare la quantità di ossigeno che si trova al di sotto.
“Non abbiamo accesso diretto all’atmosfera profonda di Urano e Nettuno, ma i traccianti chimici ci permettono di esplorare le condizioni nascoste sotto le nuvole visibili”, ha affermato il dottor Moses.
“Studiare il monossido di carbonio è molto utile a causa della sua abbondanza nell’alta troposfera.”
“Utilizzando questi dati, possiamo modellare l’evoluzione chimica del disco protoplanetario e l’origine del suo materiale.”
Per Urano, il modello ha utilizzato una nuova misurazione del monossido di carbonio di ALMA, che il team ha stimato a circa 5,6 parti per miliardo. Il livello di Nettuno è circa due ordini di grandezza più alto.
Quando si lascia che la miscelazione diretta vari con la latitudine, gli scienziati stimano che Urano abbia da 62 a 177 volte il rapporto ossigeno/idrogeno del Sole, mentre Nettuno ne abbia da 222 a 342 volte.
Hanno anche stimato rapporti carbonio-ossigeno di circa 0,06-0,52 per Urano e di 0,02-0,12 per Nettuno.
Successivamente, hanno confrontato tali misurazioni con un modello del disco protoplanetario del Sole.
La distanza massima di Urano è prossima a quella del Sole, mentre quella di Nettuno è nettamente inferiore.
I risultati suggeriscono che gli elementi costitutivi di Nettuno potrebbero essersi formati vicino alla linea del ghiaccio d’acqua vicino al Sole.
I bassi valori di Urano potrebbero corrispondere alla formazione di materiale all’interno dello strato di ghiaccio di metano.
“La chimica di Nettuno è difficile da conciliare con l’idea che si sia formato dove lo vediamo oggi, attirando lo stesso buco di materiale cosmico di Urano”, ha detto il dottor Moses.
“Invece, i nostri modelli ci portano a credere che i suoi elementi costitutivi arrivino fin dove Nettuno possa accoglierli.”
“In breve, due mondi superficialmente simili potrebbero essere arrivati alle loro posizioni e formazioni attraverso due percorsi evolutivi molto diversi.”
“A causa della mancanza di accesso alle atmosfere di Urano e Nettuno, l’intera portata della comprensione della loro composizione, interno e struttura è fondamentalmente limitata.”
“Ciò che abbiamo scoperto ha implicazioni che vanno oltre Nettuno e Urano e anche oltre il nostro Sistema Solare.”
“I pianeti sono paragonabili a Urano e Nettuno per dimensioni comuni ad altre stelle, ed è per questo che Urano e Nettuno sono indicatori importanti per comprendere come i pianeti si formano e si evolvono in tutta la galassia, ed è per questo che programmi come Uranus Orbiter and Probe, pianificato dalla NASA, il cui lancio è previsto nel prossimo decennio, sono così importanti”.
I risultati appariranno questa settimana sulla rivista Astronomia e astrofisica.
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T. Briand et al. 2026. Confronto dei rapporti C/O su Urano e Nettuno dalla chimica del disequilibrio: un indizio per diversi percorsi evolutivi? I&A 714, A364; due: 10.1051/0004-6361/202660770