長得像卻不是雙胞胎，海王星、天王星誕生於太陽系原行星盤不同區
太陽系 2 大冰巨行星天王星、海王星外表看起來極相似，科學家長期認為它們應同根生，但外觀有時會誤導我們。一氧化碳測量結果表明這 2 顆行星具截然不同身世，海王星深層大氣氧含量比天王星氧含量還高，進一步追蹤發現天王星、海王星並非誕生自原行星盤相同區域。
天王星和海王星是全太陽系探索程度最低的 2 顆行星，最大原因是距離遙遠，僅航海家 2 號飛船於 1986 年、1989 年飛掠它們，了解這 2 顆太陽系冰巨行星起源對行星科學來說非常重要，因為迄今發現逾 6,000 顆系外行星中，超過一半都是和天王星、海王星大小相當的行星。
不過天王星、海王星深處化學組成無法直接觀察，天文學家需透過間接方法探測，關鍵媒介之一是「一氧化碳」（Carbon Monoxide，CO）。
太陽系原行星盤各區域的化學組成不同，碳元素更容易以氣體（如甲烷）形式存於盤內側（靠近太陽，溫度較高），氧元素則更容易以固體（如水冰、氧化物）形式存於盤的雪線（Snow Line）外。
因此，一顆行星在哪個區域形成，會決定它最終吸收多少「碳」與「氧」，測量一顆行星的 C/O 比值就等於讀取它的出生地。
氧含量差異暗示「產地」不同
而冰巨行星大氣深層的一氧化碳能穿過多層雲層，運送至可被儀器觀測的高空大氣，科學家測量濃度就能推斷可見雲層下方區域化學組成。
一組團隊結合描述數值模型與阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波陣列（ALMA）觀測數據，精準鎖定天王星、海王星深處碳氧豐度比（C/O），發現 2 顆行星化學組成存在差異，海王星明顯比天王星更富含氧。
該差異值極難用「冰巨星共同起源」假說解釋，即 2 顆行星在原行星盤同一區域、由相同成分物質形成。將這些結果與原始太陽系化學演化模型比較，團隊大膽推論天王星可能在離太陽相對較遠的地方形成，接近當前軌道；海王星最初則出現較靠近太陽富含氧氣的區域，之後才遷移至目前軌道，強調兩者可能擁有截然不同的形成歷史。
不過新研究還無法對 2 顆冰巨行星明確重建運動軌跡，最大不確定性來自大氣深層垂直環流變因多，為了更精確約束天王星、海王星深層組成並驗證新假說，團隊提到未來十年旗艦級計畫之一「天王星軌道探測器（UOP）」，或將進一步揭開這些世界起源面紗。
新論文發表在《天文學與天體物理學報》（Astronomy & Astrophysics）。
（首圖來源：AI 生成）