天王星和海王星在藍色之下隱藏著一些巨大的東西
太陽系通常按行星組成進行分組：四顆岩石類地行星（水星、金星、地球和火星）、兩顆巨大的氣態巨行星（木星和土星）和一對冰巨行星（天王星和海王星）。然而，蘇黎世大學 (UZH) 的一個科學團隊的最新研究表明，天王星和海王星可能含有比之前認為的更多的岩石。研究並不認為這些行星一定富含水或岩石。相反，它挑戰了長期以來的觀點，即冰冷的內部是現有數據支持的唯一結論。這種更廣泛的解釋與矮行星冥王星以岩石為主的發現是一致的。
為了更好地了解天王星和海王星的內部情況，研究人員創建了一種專門的模擬技術。 “冰巨星的分類過於簡單化，因為人們對天王星和海王星仍然知之甚少，”蘇黎世大學博士生、該論文的主要作者盧卡·莫夫說。 “基於物理的模型太麻煩，而經驗模型太簡單。我們結合這兩種方法來實現‘不可知’或無偏見但物理上一致的內部模型。”
該過程從隨機生成的代表每個行星內部的密度剖面開始。然後，該團隊確定與觀測測量相匹配的引力場，並使用該信息來推斷可能的成分。重複該循環，直到模型最適合所有可用數據。
擴大可能的內飾範圍
利用這種公正的、基於物理的方法，研究人員發現太陽系中所謂的冰巨星的內部成分並不限於冰（通常被解釋為水）。 “這是我們大約 15 年前首次提出的建議，現在我們有了一個數值框架來證明這一點，”蘇黎世大學教授、該項目的發起人 Ravit Helled 說。他們的結果表明，兩顆行星都可能擁有富含水的層或更岩石的結構。
這些發現為天王星和海王星不尋常的磁場提供了新的見解。地球的磁場有兩個明確的磁極，但這些遙遠行星的磁場更加不規則，並且包含多個磁極。赫勒德說：“我們的模型具有所謂的‘離子水’層，它們在解釋所觀察到的非偶極磁場的地方產生磁發電機。我們還發現天王星的磁場起源比海王星的磁場更深。”
為什麼未來的使命至關重要
儘管這項研究提供了有希望的新解釋，但不確定性仍然存在。 “主要問題之一是，物理學家仍然幾乎不了解材料在行星中心的奇異壓力和溫度條件下的行為，這可能會影響我們的結果，”莫夫解釋說，他計劃擴大建模工作。
儘管仍存在未知數，但結果為新的內部場景打開了大門，挑戰了長期以來的假設，並突顯了行星條件下材料科學的重要差距。 “根據模型假設，天王星和海王星都可能是岩石巨星或冰巨星。目前的數據不足以區分兩者，因此我們需要對天王星和海王星進行專門的任務，以揭示它們的真實本質，”拉維特·赫爾德總結道。
