天王星海王星是“冰巨星”？
美 子 |
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美國太空望遠鏡觀測到的天王星（左）和海王星的合成圖像
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| 天王星海王星是“冰巨星”？ 國際天文學團隊日前對太陽系最外側行星的內部結構曾提出過各種各樣的設想。一項最新研究提出，長期被歸類為“冰巨星”的天王星和海王星內部可能存在熔融岩石構成的“海洋”。 天王星和海王星最初被稱為冰巨星，是因為它們的軌道位於太陽系所謂冰線之外：在該線之外，水、氨、一氧化碳和其他揮發性分子以固態而非氣態存在。如果太陽系早期該區域富含冰凍的水，那麼天王星和海王星的內部可能主要由水構成，並在行星引力下被壓縮成一種熾熱的“超臨界”混合物。瑞士蘇黎世大學的行星科學家拉維特·赫勒德表示，冰巨星之類的術語“有點誤導性”，“我們真的不知道這些行星是由甚麼構成的”。 對天王星和海王星的唯一近距離觀測是在四十年前美國太空總署（NASA）“旅行者二號”任務間進行的，觀測數據無法證實這一推測。最近，對冥王星和海王星軌道外其他小型天體的研究表明，它們內部所含的“冰”——水和氨等化合物的超臨界混合物，遠少於科學家的預期，最多僅佔這些天體岩石含量的一半。美國加州大學聖克魯茲分校的行星天體物理學家喬納森·福特尼表示，證明天王星和海王星由冰構成的證據“全是間接的”。人們心裡一直都有這種想法：這些行星的構成可能比想像的要複雜得多。 了解太陽系最外層行星的構成，或許能揭示太陽系早期及最外緣區域曾存在哪些物質，並提供關於太陽系外世界的線索。拉維特·赫勒德表示，比海王星略小的行星是銀河系中最常見的類型。太陽系中就有這類行星的代表，但我們卻不知道它們由甚麼構成。” 美國加州大學洛杉磯分校的行星科學家愛德華楊說，當他將比海王星略小的行星“亞海王星”建模為擁有鐵核、岩石幔和氣態氫包層時，這些物質開始混合，降低了岩石的熔點，從而形成了由熔融岩漿構成的世界。由於“亞海王星”圍繞其宿主恆星公轉的軌道比天王星和海王星的更近，因此，愛德華楊和同事調整了模型，使其與觀測到的天王星和海王星的引力和密度相匹配。模擬結果顯示，由此產生的星球擁有岩漿洋而並不需要冰。這種岩漿與地球上火山噴出的岩漿完全不同，它是在極端壓力下封存的流體，其中溶解了大量的氫和少量的氦。在行星厚重且富含氫的大氣層的隔絕下，這種混合物可以保持高溫達數十億年之久。 愛德華楊說，這種對天王星和海王星的構想，實質上是“對其天體物理學和形成環境的重新思考”，其中外行星盤中的冰含量可能遠低於以往估計。美國普林斯頓大學的博士生阿雷瓦洛對海王星和天王星的內部進行了建模，以解釋為甚麼海王星比天王星釋放了更多的內部熱量。阿雷瓦洛發現，一種混合了水、氨、甲烷和氦的超臨界岩漿內部結構，可以與這些外行星的熱測量資料和其他觀測屬性相吻合。 美子
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