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天王星和海王星或藏“巨大海洋”


 据美国《纽约时报》网站11月25日报道,科学家或许最终搞清了天王星和海王星内部有什么,答案相当令人惊讶:它们内部可能都蕴含着一片海洋。

英国帝国理工学院太空和行星科学家亚当·马斯特斯说:“我们以前对它们的内部真的一无所知。所以这个假设非常有说服力。”

关于这两颗冰巨星的想法是由美国加利福尼亚大学伯克利分校的行星科学家伯克哈特·米利策提出的,并于25日发表在美国《国家科学院学报》周刊上。它可以解释这两个星球的奇怪磁场。

地球的磁场是地核制造的,形成了清晰的北极和南极,与地轴走向大致相同。美国大学天文研究协会的天文学家和行星科学家海迪·哈梅尔说:“这就像是地球内部有一根巨大的条形磁铁。木星、土星以及一些卫星也是如此。”

然而,当美国国家航空航天局(NASA)的“旅行者二号”探测器在1986年飞越天王星时,发现了一些不同寻常之处。哈梅尔说:“它的磁场极度倾斜。”

起初,科学家们认为,这种混乱的磁场可以用天王星早期疑似受到一次巨大撞击来解释,那次撞击令天王星倒向一侧。但是,哈梅尔说,三年后(也就是1989年),“旅行者二号”探测器飞越海王星,发现“它的磁场也明显倾斜”。

米利策提出的设想是基于对500个原子的运动进行的模拟,这一模拟旨在对这两颗冰巨星的内部构造进行建模。结果表明,在这两颗行星的外层大气下,都存在着一层约5000英里(约合8047公里)厚的水。

米利策说:“我们认为那是海洋,有氢混入其中,它具有高导电性,这对磁场很重要。”

然而,这片海洋的压力是地球表面海洋压力的6万倍,因此它表现得更像是超临界流体(超临界流体处于气液不分的状态),而不像是地球上的水。

至关重要的是,这些水就像油遇到水一样,与下面的富碳层分离开来,富碳层将这两颗行星的海洋与内核分开。

此前,科学家们认为这两颗行星的内部会呈更加混合的状态。米利策说:“新发现是水与碳隔离开来。”他补充说,通常情况下,“当你把氢堆在上部时,水层就会分解”。但这些冰巨星形成时可能比木星和土星形成时含有更少的氢,因为它们离太阳更远。

这一层水,而不是行星的内核,随后生成了天王星和海王星的混乱磁场。

米利策的想法可以解释木星和土星(它们基本上由氢组成)与天王星和海王星之间的一个关键区别。美国科罗拉多大学博尔德分校天体物理学和行星科学教授、旅行者号科学团队成员弗兰·巴格纳尔说:“了解太阳系的第一步是弄清气态巨行星和类地行星之间的区别,然后是氢行星和冰巨星之间的区别。”

这一发现也可以为NASA未来十年重新造访天王星的计划提供信息。轨道飞行器可以携带仪器来测量天王星的内部构造和磁场,从而调查水层的存在。

巴格纳尔说:“这是重访的又一个理由。”(编译/冯雪)