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科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣

“鉆石雨”或“超離子水”，只是行星科學(xué)家對(duì)太陽(yáng)系里兩顆獨(dú)特卻神秘的冰巨星——天王星和海王星內(nèi)部世界的兩種大膽想象。在它們那層厚厚的、略帶藍(lán)色的氫氦大氣之下，究竟隱藏著什么秘密？為何它們的磁場(chǎng)如此奇怪？

現(xiàn)在，來(lái)自美國(guó)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(nèi)部存在分層。也就是說(shuō)，天王星和海王星云層之下隱藏著一片深邃的水域，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(duì)流。如果行星內(nèi)部能導(dǎo)電，對(duì)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(hào)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)，天王星和海王星的磁場(chǎng)亂糟糟的，不存在偶極磁場(chǎng)，這意味著在它們內(nèi)部深處沒(méi)有物質(zhì)對(duì)流。曾經(jīng)有推測(cè)，這兩顆行星內(nèi)部可能存在分層。

利用計(jì)算機(jī)模擬，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)原子受到加熱和壓縮時(shí)會(huì)自動(dòng)分成兩層。在行星內(nèi)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(duì)流。水多的上層可能產(chǎn)生了科學(xué)家觀測(cè)到的雜亂無(wú)章的磁場(chǎng)，而碳?xì)浠衔锒嗟南聦觿t不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。

而這兩顆行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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?xì)浠衔锏膶?；海王星比天王星重，直徑更小，大氣層更薄，但同樣有著厚厚的富含水和富含碳?xì)浠衔锏膶印?/p>

這些有趣的發(fā)現(xiàn)，對(duì)天王星和海王星的異常磁場(chǎng)提供了新解釋，并挑戰(zhàn)了以往科學(xué)家對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)知。