长期被定义为“冰巨行星”的天王星和海王星,可能藏着颠覆人类认知的秘密。一项新研究表明,这两颗太阳系外围行星的大气层中或许布满岩石,其构成与我们以往的认知截然不同,甚至可能需要重新调整它们的行星分类。

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“我们发现,天王星海王星的外层壳层主要由岩石(以及氢和氦气)构成,这与它们是冰巨行星的普遍认知相悖。”米格尔在接受采访时表示。研究团队的灵感源于近期一项发现:海王星外跨海王星区域的天体,岩石成分远多于冰,而冥王星、彗星等天体也被证实具有岩石质大气层,这让他们推测,天王星和海王星或许也具有类似的构成。

为验证这一推测,研究人员对两颗行星的构成进行了建模,模拟了它们的包层(内外大气层结合体)、地幔和内核。研究发现,行星大气层包层的温度条件,会使特定区域的硅酸盐云凝结成岩石物质,这意味着其大气层中可能散布着大量岩石。

研究指出,尽管天王星和海王星仍可能含有大量冰,但绝对不像人类过去认为的那样完全由冰构成,其岩石含量远超人们对“冰巨行星”的预期。基于这一发现,米格尔建议重新分类这两颗行星:“我们不应再称它们为‘冰巨行星’或‘岩石行星’,而应简单地将其称为小型巨行星,以免产生误导。”

此次研究不仅颠覆了人类对天王星和海王星的传统认知,也为行星科学研究提供了新的方向,有望帮助人类更深入地了解太阳系的形成与演化。

该研究团队采用了一种全新的建模框架,区别于以往依赖简化经验模型或强加刚性假设的研究方法,通过随机生成密度剖面,结合迭代算法,构建出同时满足流体静力学平衡、匹配观测到的引力矩,且在热力学和成分上保持一致的行星内部模型。研究发现,天王星和海王星的内部结构存在广泛可能性,岩石与水的质量比差异显著,天王星的比值在0.04至3.92之间,海王星则在0.20至1.78之间,既包含水主导的结构,也涵盖岩石主导的构型。

此外,研究还揭示了两颗行星的其他关键差异:天王星最外层对流区的氢氦质量分数(0.62至0.73)高于海王星(0.25至0.49),其磁场可能产生于比海王星更深的内部。同时,两颗行星内部均存在离子水对流区域,温度压力剖面始终高于氢氦水混合物的分层曲线,这不仅为观测到的非偶极磁场提供了合理解释,也表明氢氦水混合物不会发生分层现象。

研究人员强调,目前的发现虽挑战了“冰巨行星”的传统分类,但尚未形成最终定论,仍需更多观测数据和形成约束来破解行星成分的不确定性。随着后续观测技术的升级,对这两颗太阳系外围行星的深入探索,或将进一步改写人类对行星形成与演化的认知,为探索系外行星的构成提供重要参考。