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天王星和海王星大氣下藏著什么秘密

2024-11-27 15:05:09來源:中國科技網  

來源標題:天王星和海王星大氣下藏著什么秘密

“鉆石雨”或“超離子水”,只是行星科學家對太陽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,究竟隱藏著什么秘密?為何它們的磁場如此奇怪?

現在,來自美國加州大學伯克利分校的科學家提出一種新理論:這兩顆星球的內部存在分層。也就是說,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,如果一個行星從外到里慢慢冷卻,那些又冷又重的物質就會往下沉,而熱乎乎的流體則會像開水冒泡一樣往上冒,這個過程叫作對流。如果行星內部能導電,對流物質就能產生像條形磁鐵那樣的磁場,也就是偶極磁場。地球就有這樣一個磁場,從北極延伸到南極,形成回路,這就是為什么指南針總是會指向南北兩極的原因。

但旅行者2號探測器發現,天王星和海王星的磁場亂糟糟的,不存在偶極磁場,這意味著在它們內部深處沒有物質對流。曾經有推測,這兩顆行星內部可能存在分層。

利用計算機模擬,科學家發現,當原子受到加熱和壓縮時會自動分成兩層。在行星內部的溫度和壓力下,水、甲烷和氨會自然分離成兩層:上層是較輕的水,下層是較重的、高度壓縮的碳、氮和氫流體。這兩層之間不會進行對流。水多的上層可能產生了科學家觀測到的雜亂無章的磁場,而碳氫化合物多的下層則不會產生磁場。

而這兩顆行星的內部結構也很有趣:天王星在大氣層下,是一個厚厚的富含水的層,再下面又是一個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,但同樣有著厚厚的富含水和富含碳氫化合物的層。

這些有趣的發現,對天王星和海王星的異常磁場提供了新解釋,并挑戰了以往科學家對其內部結構的認知。

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