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作者:蘇黎世大學(xué)(University of Zurich)
編排翻譯:簡稚珉
校譯:牧夫校對組
后期:王啟儒
原文鏈接:https://knowridge.com/2025/12/uranus-and-neptune-could-be-rock-giants-not-just-ice-worlds/

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海王星
Credit:NASA
幾十年來,科學(xué)家們一直覺得天王星和海王星是妥妥的 “冰巨星”—— 主要由水、氨、甲烷這類冰態(tài)物質(zhì)構(gòu)成的行星。
但蘇黎世大學(xué)和瑞士國家行星科學(xué)中心(NCCR PlanetS)的一項新研究,直接挑戰(zhàn)了這個堅守了幾十年的老觀念!
研究團隊表示,這兩顆遠(yuǎn)在太陽系邊緣的行星,核心的巖石含量可能比之前想要更多,內(nèi)部也不完全是冰芯。
傳統(tǒng)分類里,太陽系行星分三類:地球、火星這樣的 “巖石派”,木星、土星這樣的 “氣態(tài)派”,還有就是天王星、海王星專屬的 “冰巨星派”。
它們之所以被貼上 “冰系” 標(biāo)簽,是因為大家覺得這倆行星誕生在離太陽老遠(yuǎn)的地方,那兒的冰凍物質(zhì)到處都是,就地取材自然成了 “冰做的”。
但發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》期刊上的這項新研究卻直言:“這種分類實在太籠統(tǒng)啦!” 研究認(rèn)為,天王星和海王星或許是 “巖石占比超高” 的類型,而非 “冰含量說了算”,也可能是介于兩者之間的 “混搭型” 行星。
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研究團隊不像傳統(tǒng)模型要么全靠猜,要么純靠觀測數(shù)據(jù)把問題簡化到極致,他們玩了個 “混搭思路”。
先給每顆行星隨機生成一堆內(nèi)部密度分布模型,再計算每種模型會如何影響行星的引力場,最后和探測器實測的數(shù)據(jù)比對。
就這么反復(fù)迭代了多次,終于構(gòu)建出既無預(yù)設(shè)偏見、又貼合物理實際的模型。
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海王星“洋蔥圈”結(jié)構(gòu)圖
Credit:牧夫天文
結(jié)果讓人意外:天王星和海王星的內(nèi)部成分,居然有超多可能性。它們不只是 “滿是水冰” 的樣子,還可能藏著巨量巖石。
這想法其實和其他發(fā)現(xiàn)能對上 —— 比如冥王星,看著也是個 “遙遠(yuǎn)冰球”,實則核心全是巖石。
這研究還解開了天王星和海王星 “奇葩磁場” 的部分謎團。地球只有兩個清晰的磁極,但這倆行星的磁場復(fù)雜到離譜,居然有好多個磁極。
新模型顯示,行星深處可能存在 “離子水”(一種在極端壓力下形成的水形態(tài)),這些離子水層或許就是磁場發(fā)電機的來源。研究人員還發(fā)現(xiàn),天王星的磁場發(fā)源地可能比海王星更深,這也能解釋為啥它倆的磁場這么 “非主流”。
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太陽系家族合照
Credit:牧夫天文
不過就算有了這些突破,謎團還沒完全解開。科學(xué)家們還搞不懂,在巨行星內(nèi)部的極端壓力和溫度下,物質(zhì)會表現(xiàn)出啥特性。這些未知因素可能會影響模型的準(zhǔn)確性,研究團隊也盼著有新的實驗室數(shù)據(jù),能進(jìn)一步完善研究。
盡管挑戰(zhàn)還在,但這篇研究給理解天王星和海王星打開了全新思路。
研究人員說,想真正揭開謎底,還得靠更多新的太空任務(wù)。目前的數(shù)據(jù)不夠精細(xì),沒法確定這倆行星到底是 “巖石為主” 還是 “冰為主”。未來的探測器說不定能穿透它們美麗的藍(lán)色云層,揭開內(nèi)部真相 —— 到時候,我們對太陽系外層的認(rèn)知,可能將要徹底改寫!

責(zé)任編輯:王啟儒
牧夫新媒體編輯部
『天文濕刻』 牧夫出品
微信公眾號:astronomycn
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這張令人驚嘆的圖片展示了著名的"失落星系"(NGC 4535),一個距離地球約5000 萬光年的棒旋星系,位于室女座中。
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