如果教科書上關(guān)于天王星和海王星的分類全是錯(cuò)的，你會(huì)怎么想？
想象一下，當(dāng)你剝開這兩顆行星那層寒冷、湛藍(lán)的外衣，里面藏著的并不是巨大的冰山，而是滾燙的巖石泥漿。這并非科幻小說(shuō)的瘋狂設(shè)定，而是科學(xué)家們近期發(fā)現(xiàn)的驚天漏洞。為什么在這個(gè)被認(rèn)為是冰巨星的世界里，我們熟悉的常識(shí)可能完全失？答案竟藏在一套全新的數(shù)學(xué)模型之中。
我們都知道，在太陽(yáng)系的邊緣，漂浮著兩顆神秘的藍(lán)色星球——天王星和海王星。經(jīng)典教科書將它們定義為冰巨星。這并不是說(shuō)它們像南洲一樣覆蓋著固體冰，而是指它們內(nèi)部充滿了由水、氨和甲烷在端高壓下形成的熱冰流體。
在常規(guī)認(rèn)知中，它們與主要由氫和氦組成的氣體巨行星如木星和土星截然不同，也與我們腳下這顆堅(jiān)硬的地球不同。它們就像是宇宙中兩顆巨大的冰沙球。
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但鮮為人知的是，這個(gè)冰巨星的標(biāo)簽可能貼得太草率了。直到瑞士蘇黎世大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新的模擬模型，科學(xué)家們驚訝地發(fā)現(xiàn)：我們可能完全搞錯(cuò)了這兩顆行星的餡料。
新的研究表明，天王星和海王星內(nèi)部的巖石成分可能遠(yuǎn)超我們的想象，它們或許更應(yīng)該被稱為巖石巨行星。這意味著，如果你能潛入它們的云層深處，你遇到的可能不是無(wú)盡的冰水混物，而是某種類似泥漿的高密度巖質(zhì)流體。
我們要如何知道幾億公里外、且無(wú)法登陸的行星內(nèi)部是什么樣？這里采用三明治解釋法來(lái)揭秘。
先是生活化類比。想象你面前有兩個(gè)外觀一模一樣的快遞盲盒，一個(gè)搖起來(lái)是水的晃動(dòng)感，代表冰巨星；另一個(gè)搖起來(lái)沉甸甸的像裝滿石頭的泥水，代表巖石巨行星。在不拆開盒子的情況下，我們只能通過(guò)稱重和搖晃來(lái)測(cè)里面的東西。
其次是半業(yè)描述。蘇黎世大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種混模型。過(guò)去的方法要么純靠理論假設(shè)，容易脫離實(shí)際；要么純靠觀測(cè)數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)太少。而這個(gè)新模型像是一個(gè)精密的數(shù)字CT機(jī)，通過(guò)迭代計(jì)算行星的密度分布、壓力和重力場(chǎng)，鋁皮保溫生成了數(shù)十萬(wàn)種可能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
后是現(xiàn)實(shí)應(yīng)用與驗(yàn)證。模型結(jié)果顯示，為了符我們觀測(cè)到的引力數(shù)據(jù)，這兩顆行星內(nèi)部須含有大量的硅酸鹽，也就是巖石的主要成分。這就像是你發(fā)現(xiàn)快遞盒雖然體積大，但異常沉重，唯一的解釋就是里面塞滿了石頭，而不僅僅是水。
此外，這個(gè)模型還解釋了一個(gè)長(zhǎng)期困擾科學(xué)家的謎題：奇怪的磁場(chǎng)。
聯(lián)系人：何經(jīng)理地球的磁場(chǎng)像一根規(guī)整的磁鐵棒，但這哥倆的磁場(chǎng)卻是歪歪扭扭、多化的。新模型認(rèn)為，這是因?yàn)樗鼈儍?nèi)部深處存在一層離子水。在端高溫高壓下，水分子破裂變成帶電的粒子湯。這種導(dǎo)電的流體在行星內(nèi)部的不規(guī)則流動(dòng)，造就了混亂的磁場(chǎng)。
問(wèn)題在于，雖然計(jì)算機(jī)算出了巖石巨行星的可能，我們卻無(wú)法從現(xiàn)實(shí)中直接證實(shí)它。為什么？因?yàn)槿祟愄脹](méi)有去過(guò)那里了。
這是一個(gè)令天文學(xué)家頭疼的數(shù)據(jù)黑洞。我們目前對(duì)這兩顆行星詳盡的數(shù)據(jù)，竟然還主要來(lái)自于1986年和1989年，那是旅行者2號(hào)探測(cè)器唯二的兩次飛掠。
試想一下，如果醫(yī)生僅憑一張三十年前模糊不清的X光片就要給你做診斷，這有多不可靠？現(xiàn)有的引力和磁場(chǎng)數(shù)據(jù)就像那張老舊的X光片，模糊的精度讓冰巨星和巖石巨行星兩種理論都在爭(zhēng)奪解釋權(quán)。
這項(xiàng)發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》期刊上的研究成果，不僅僅是給行星改個(gè)名字那么簡(jiǎn)單。
如果天王星和海王星真的是大石頭，那么太陽(yáng)系的形成歷史可能要重寫。這意味著在太陽(yáng)系早期，外太陽(yáng)系的巖石物質(zhì)比我們預(yù)想的要多得多，或者原行星在吸積物質(zhì)時(shí)的胃口和位置與經(jīng)典理論完全不同。
關(guān)于天王星和海王星，你認(rèn)為它們更像是一顆巨大的冰雹，還是一塊被氣體包裹的泥磚？