科技日報記者 張佳欣

“鉆石雨”或“超離子水”，只是行星科學(xué)家對太陽系里兩顆獨特卻神秘的冰巨星——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？為何它們的磁場如此奇怪？

現(xiàn)在，來自美國加州大學(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(nèi)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(zhì)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(nèi)部能導(dǎo)電，對流物質(zhì)就能產(chǎn)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(fā)現(xiàn)，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(nèi)部深處沒有物質(zhì)對流。曾經(jīng)有推測，這兩顆行星內(nèi)部可能存在分層。

利用計算機模擬，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)原子受到加熱和壓縮時會自動分成兩層。在行星內(nèi)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(jìn)行對流。水多的上層可能產(chǎn)生了科學(xué)家觀測到的雜亂無章的磁場，而碳?xì)浠衔锒嗟南聦觿t不會產(chǎn)生磁場。

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，是一個厚厚的富含水的層，再下面又是一個厚厚的富含碳?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)，對天王星和海王星的異常磁場提供了新解釋，并挑戰(zhàn)了以往科學(xué)家對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)知。