由美國加州理工學院科學家領銜的一個國際科研團隊通過間接探測天王星和海王星深層大氣發現，兩者化學成分存在顯著差異：海王星似乎比天王星含有更多氧元素。這表明，這兩顆常被視作“雙胞胎”的冰巨星，可能在抵達當前軌道之前，形成於原始太陽系的不同區域。相關論文發表於最新一期《天文學與天體物理學》。

　　天王星和海王星是太陽系中探索最少的行星。迄今為止，隻有“旅行者2號”探測器分別在1986年和1989年飛掠過它們。然而，弄清它們的起源是行星科學的重要課題，因為在迄今發現的約6000顆系外行星中，大小與它們相近的行星佔一半以上。

　　為破解這兩顆行星的“身世”之謎，科學家需要確定其深層大氣的組成。由於厚厚雲層遮擋，深層大氣無法直接觀測，因此必須尋找能夠間接反映其成分的“示蹤物”。一氧化碳正是這樣一種示蹤物：它產生或存在於大氣深層，並能穿過雲層被輸送到可觀測高度。因此，其濃度可以為科學家們的觀測提供一扇窗口。

　　在最新研究中，團隊將描述行星大氣化學與物質輸運的數值模型，與最新的一氧化碳觀測數據相結合，其中關鍵數據來自位於智利的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）。借助這一方法，團隊得以計算天王星和海王星深層大氣中的碳氧豐度比。這一比例如同行星形成材料的化學“指紋”，可反映它們誕生時的環境。

　　研究顯示，海王星似乎比天王星富含更多氧元素。結合碳豐度來看，這會導致海王星的碳氧豐度比低於天王星，盡管兩者的可能取值范圍存在部分重疊。在早期太陽系的塵埃盤中，如果兩顆行星誕生於相同區域、由相同物質成分形成，這種差異便難以解釋。

　　將上述結果與描述原始太陽系化學演化的模型對比后，團隊認為，天王星和海王星可能擁有不同的形成歷史。天王星或許形成於離太陽相對較遠、接近其當前軌道的位置﹔而海王星可能最初出現在離太陽更近、固體物質更富氧的區域，隨后才遷移至現在的軌道。不過，這兩顆行星在原始太陽系內的共同形成與遷移過程仍有待進一步澄清。

　　目前的新結果尚不足以重建兩顆行星的演化歷史。尤其是深層大氣中的垂直環流，仍是主要不確定性來源。不過，“天王星軌道器與探測器”任務預計於2031年或2032年發射，有望進一步揭開這些遙遠世界的起源之謎。（記者劉霞）