冰巨星天王星和海王星的內部結構模型有兩個(gè)不同的中間層：上層是富含水的對流層，會(huì )產(chǎn)生無(wú)序的磁場(chǎng)；下層是非對流的富含碳氫化合物的層。新的計算機模擬表明，冰物質(zhì)在高壓和高溫下自然分離成這兩層。
科技日報記者 張佳欣
“鉆石雨”或“超離子水”，只是行星科學(xué)家對太陽(yáng)系里兩顆獨特卻神秘的冰巨星——天王星和海王星內部世界的兩種大膽想象。在它們那層厚厚的、略帶藍色的氫氦大氣之下，究竟隱藏著(zhù)什么秘密？為何它們的磁場(chǎng)如此奇怪？
現在，來(lái)自美國加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家提出一種新理論：這兩顆星球的內部存在分層。也就是說(shuō)，天王星和海王星云層之下隱藏著(zhù)一片深邃的水域，而水下是高度壓縮的碳、氮和氫流體，這兩層就像油水一樣不相融合。
想象一下，如果一個(gè)行星從外到里慢慢冷卻，那些又冷又重的物質(zhì)就會(huì )往下沉，而熱乎乎的流體則會(huì )像開(kāi)水冒泡一樣往上冒，這個(gè)過(guò)程叫作對流。如果行星內部能導電，對流物質(zhì)就能產(chǎn)生像條形磁鐵那樣的磁場(chǎng)，也就是偶極磁場(chǎng)。地球就有這樣一個(gè)磁場(chǎng)，從北極延伸到南極，形成回路，這就是為什么指南針總是會(huì )指向南北兩極的原因。
但旅行者2號探測器發(fā)現，天王星和海王星的磁場(chǎng)亂糟糟的，不存在偶極磁場(chǎng)，這意味著(zhù)在它們內部深處沒(méi)有物質(zhì)對流。曾經(jīng)有推測，這兩顆行星內部可能存在分層。
利用計算機模擬，科學(xué)家發(fā)現，當原子受到加熱和壓縮時(shí)會(huì )自動(dòng)分成兩層。在行星內部的溫度和壓力下，水、甲烷和氨會(huì )自然分離成兩層：上層是較輕的水，下層是較重的、高度壓縮的碳、氮和氫流體。這兩層之間不會(huì )進(jìn)行對流。水多的上層可能產(chǎn)生了科學(xué)家觀(guān)測到的雜亂無(wú)章的磁場(chǎng)，而碳氫化合物多的下層則不會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)。
而這兩顆行星的內部結構也很有趣：天王星在大氣層下，是一個(gè)厚厚的富含水的層，再下面又是一個(gè)厚厚的富含碳氫化合物的層；海王星比天王星重，直徑更小，大氣層更薄，但同樣有著(zhù)厚厚的富含水和富含碳氫化合物的層。
這些有趣的發(fā)現，對天王星和海王星的異常磁場(chǎng)提供了新解釋?zhuān)⑻魬鹆艘酝茖W(xué)家對其內部結構的認知。
