天王星和海王星的組成可能與先前想像不同

編譯／李寓心

長期以來，天文學家認為天王星和海王星富含冰凍水。但近期有新研究指出，這兩個典型的冰巨行星（ice giant），組成可能不像研究人員之前認為含有大量的「冰」，也許還藏有大量冰凍的甲烷。這些發現和推測的研究結果，未來可能將有助於解開冰巨星形成的謎題。

根據報導，研究人員為了更進一步了解天王星和海王星的組成，美國太空總署（NASA）在1977年發射「航海家2號」（Voyager 2），成為有史以來運作時間最久的太空探測器。天文學家們透過探測器和地面望遠鏡測量的物理特性，建立行星內部模型。然而這兩個冰巨行星的探測器，僅有航海家2號在軌運行蒐集相關數據，所以有關行星形成人類所知甚少，只有一個模糊的概念，例如它們含有大量的氧、碳和氫等。

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形成冰巨行星的矛盾點

雖然有許多模型假設冰巨行星具有稀薄的氫和氦外殼；下層為壓縮的超離子水和氨；以及一個岩石核心，表明天王星和海王星的含水量，可能都比地球海洋的總量多50,000倍。但新研究作者表示，這些模型忽略冰巨行星形成的方式，因為類似原行星的物體中，有很大一部分富含碳。所以為了解決這個明顯的矛盾，研究人員Malamud和團隊構建數十萬個天王星和海王星內部結構模型，運用演算法從匹配行星表面的合適成分開始，逐漸深入到行星的核心。

尋找合理的行星組成模型

在研究人員建立的各種模型中，發現含有甲烷的模型最符合標準，甲烷以塊狀在氫氦外殼和水層之間形成一個厚層。對此研究人員表示，這種甲烷是解開冰謎的關鍵，因為當正在生成行星中的氫，與行星吸積的原行星中的碳，發生化學反應時就可能形成冰，科學家認為這是正在發育行星中存在的條件。因此，這項研究結果將有助於天文學家，更深入了解這些鮮為人知的行星組成。

資料來源：Live Science

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