如果教科书上关于天王星和海王星的分类全是错的,你会怎么想?
想象一下,当你剥开这两颗行星那层寒冷、湛蓝的外衣,里面藏着的并不是巨大的冰山,而是滚烫的岩石泥浆。这并非科幻小说的疯狂设定,而是科学家们近期发现的惊天漏洞。为什么在这个被认为是冰巨星的世界里,我们熟悉的常识可能完全失效?答案竟藏在一套全新的数学模型之中。
我们都知道,在太阳系的边缘,漂浮着两颗神秘的蓝色星球——天王星和海王星。经典教科书将它们定义为冰巨星。这并不是说它们像南极洲一样覆盖着固体冰,而是指它们内部充满了由水、氨和甲烷在极端高压下形成的热冰流体。
在常规认知中,它们与主要由氢和氦组成的气体巨行星如木星和土星截然不同,也与我们脚下这颗坚硬的地球不同。它们就像是宇宙中两颗巨大的冰沙球。
但鲜为人知的是,这个冰巨星的标签可能贴得太草率了。直到瑞士苏黎世大学的研究团队开发出一种新的模拟模型,科学家们惊讶地发现:我们可能完全搞错了这两颗行星的馅料。
最新的研究表明,天王星和海王星内部的岩石成分可能远超我们的想象,它们或许更应该被称为岩石巨行星。这意味着,如果你能潜入它们的云层深处,你遇到的可能不是无尽的冰水混合物,而是某种类似泥浆的高密度岩质流体。
我们要如何知道几亿公里外、且无法登陆的行星内部是什么样?这里采用三明治解释法来揭秘。
首先是生活化类比。想象你面前有两个外观一模一样的快递盲盒,一个摇起来是水的晃动感,代表冰巨星;另一个摇起来沉甸甸的像装满石头的泥水,代表岩石巨行星。在不拆开盒子的情况下,我们只能通过称重和摇晃来推测里面的东西。
其次是半专业描述。苏黎世大学的研究人员开发了一种混合模型。过去的方法要么纯靠理论假设,容易脱离实际;要么纯靠观测数据,但数据太少。而这个新模型像是一个精密的数字CT机,通过迭代计算行星的密度分布、压力和重力场,生成了数十万种可能的内部结构。
最后是现实应用与验证。模型结果显示,为了符合我们观测到的引力数据,这两颗行星内部必须含有大量的硅酸盐,也就是岩石的主要成分。这就像是你发现快递盒虽然体积大,但异常沉重,唯一的解释就是里面塞满了石头,而不仅仅是水。
此外,这个模型还解释了一个长期困扰科学家的谜题:奇怪的磁场。
地球的磁场像一根规整的磁铁棒,但这哥俩的磁场却是歪歪扭扭、多极化的。新模型认为,这是因为它们内部深处存在一层离子水。在极端高温高压下,水分子破裂变成带电的粒子汤。这种导电的流体在行星内部的不规则流动,造就了混乱的磁场。
问题在于,虽然计算机算出了岩石巨行星的可能性,我们却无法从现实中直接证实它。为什么?因为人类太久没有去过那里了。
这是一个令天文学家头疼的数据黑洞。我们目前对这两颗行星最详尽的数据,竟然还主要来自于1986年和1989年,那是旅行者2号探测器唯二的两次飞掠。
试想一下,如果医生仅凭一张三十年前模糊不清的X光片就要给你做诊断,这有多不可靠?现有的引力和磁场数据就像那张老旧的X光片,模糊的精度让冰巨星和岩石巨行星两种理论都在争夺解释权。
这项发表在《天文学与天体物理学》期刊上的研究成果,不仅仅是给行星改个名字那么简单。
如果天王星和海王星真的是大石头,那么太阳系的形成历史可能要重写。这意味着在太阳系早期,外太阳系的岩石物质比我们预想的要多得多,或者原行星在吸积物质时的胃口和位置与经典理论完全不同。
关于天王星和海王星,你认为它们更像是一颗巨大的冰雹,还是一块被气体包裹的泥砖?
热门跟贴