Hanno dimensioni, masse e atmosfere simili, tanto da essere spesso considerati pianeti gemelli. Eppure Urano e Nettuno potrebbero non avere avuto origine nello stesso “serbatoio” di materia. A suggerirlo è uno studio sulla composizione chimica dei due giganti gassosi pubblicato la settimana scorsa su Astronomy & Astrophysics da un team guidato da Tom Briand, del Laboratorio di astrofisica di Marsiglia, e Olivier Mousis, del Southwest Research Institute.
«Urano e Nettuno oggi potrebbero sembrare gemelli, ma la loro chimica ci dice che sono piuttosto cugini con storie molto diverse», dice Mousis. E cosa dice la chimica? Dice che l’atmosfera profonda di Nettuno sembrerebbe essere molto più ricca di ossigeno di quella di Urano.
«Le loro composizioni atmosferiche potrebbero essere collegate a diverse regioni del disco protoplanetario in cui si sono formati i pianeti», aggiunge Briand, «il che renderebbe le loro somiglianze una coincidenza degna di nota».
I risultati dello studio pubblicato su A&A suggeriscono che i materiali che compongono Urano e Nettuno provengano da regioni diverse del disco protoplanetario, caratterizzato da fasce distinte che ne determinavano la composizione. Lo schema qui sopra illustra dove potrebbero essersi formati gli elementi costitutivi dei due piuneti nel disco protoplanetario in orbita attorno al giovane Sole. Crediti: Courtesy of SwRI
Per scrutare sotto le dense nubi che avvolgono i due mondi, non potendo avere un accesso diretto alle loro atmosfere profonde, gli autori dello studio si sono avvalsi di un cosiddetto “tracciante” chimico – in questo caso il monossido di carbonio (CO): la sua presenza nella troposfera, rilevata anche grazie a recenti osservazioni di Urano con Alma, conserva informazioni sulla chimica degli strati più profondi.
«Lo studio del monossido di carbonio», spiega Mousis, «è particolarmente utile data la sua abbondanza nella troposfera superiore di molti pianeti. Utilizzando questi dati, possiamo modellare l’evoluzione chimica del disco protoplanetario e le origini dei suoi materiali».
La stima del rapporto carbonio/ossigeno (C/O), in particolare, ha restituito valori compresi fra 0,06 e 0,52 per Urano e fra 0,02 e 0,12 per Nettuno. Si tratta, come detto, di stime indirette, non di misure sulle condizioni presenti all’interno dei due pianeti. Per interpretare la differenza, il team ha poi simulato il disco di gas e polveri del giovane Sole. Mentre il rapporto C/O di Urano può risultare compatibile con quello previsto alla sua distanza attuale dal Sole, quello di Nettuno sembra richiedere materiali formatisi più all’interno del disco, vicino alla linea di condensazione dell’acqua.
«Risulta difficile conciliare la composizione chimica di Nettuno con l’idea che si sia formato dove lo vediamo oggi, attingendo dallo stesso serbatoio di materiali cosmici di Urano», dice Mousis. «Al contrario, i nostri modelli ci portano a ritenere che i suoi elementi costitutivi abbiano percorso una lunga distanza fino al punto in cui Nettuno ha potuto accrescerli. In breve, due mondi apparentemente simili potrebbero aver raggiunto le loro attuali posizioni e configurazioni attraverso due percorsi evolutivi molto distinti».
L’ipotesi è che i blocchi costitutivi di Nettuno abbiano seguito una storia di migrazione verso l’esterno, ma non si tratta ancora di una prova conclusiva: gli intervalli di C/O dei due pianeti in parte si sovrappongono, e le stime dipendono soprattutto dall’efficacia dei processi di rimescolamento verticale dei gas nell’atmosfera.
Per saperne di più:
- Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “Contrasting C/O ratios in Uranus and Neptune from disequilibrium chemistry: A clue to distinct evolutionary pathways?”, di T. Briand, V. Hue, O. Mousis, T. Cavalié, T. Benest Couzinou, A. Schneeberger, M. D. Hofstadter