近日，一項(xiàng)發(fā)表于科學(xué)界的重磅研究揭示了冰巨行星內(nèi)部令人震驚的微觀世界。來自韓國(guó)延世大學(xué)及美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)等機(jī)構(gòu)的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在天王星和海王星極端的深層環(huán)境中，水并非以我們熟知的冰或液體形態(tài)存在，而是通過與巖石核心的劇烈相互作用，演變成了一種前所未見的、富含鎂的新型原子物質(zhì)。這一發(fā)現(xiàn)徹底挑戰(zhàn)了天文學(xué)界長(zhǎng)期以來關(guān)于冰巨星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)模型。

長(zhǎng)期以來，天文學(xué)家普遍認(rèn)為天王星和海王星這類“冰巨星”擁有涇渭分明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：外部是厚厚的大氣層，中間是深邃的冰層（主要由水、氨和甲烷組成），中心則是完全分離的巖石核心。然而，這一經(jīng)典的“分層模型”始終難以完美解釋這兩顆行星奇特的磁場(chǎng)特征及其內(nèi)部熱演化機(jī)制。為了解開這一謎題，研究團(tuán)隊(duì)決定在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)行星深處的極端條件。

為了模擬冰巨星深部高達(dá)數(shù)百萬個(gè)大氣壓的恐怖環(huán)境，科學(xué)家們利用金剛石對(duì)頂砧（Diamond Anvil Cells）將水與氧化鎂（巖石礦物的主要代表成分）的混合物進(jìn)行極端壓縮，隨后使用 X 射線自由電子激光器將其加熱至數(shù)千度。通過超高速 X 射線衍射成像技術(shù)，研究人員成功捕捉到了原子在極短時(shí)間內(nèi)的化學(xué)變化。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人大吃一驚：在約為地球大氣壓 300 萬倍的壓力和 2000 到 4000 攝氏度的高溫下，水與氧化鎂并沒有像預(yù)期那樣保持分離。相反，氧化鎂礦物大量“吸收”了水分子，兩者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成了一種特定的晶體結(jié)構(gòu)。這種全新的物質(zhì)形態(tài)被描述為“富鎂水”，這意味著在行星深處，所謂的“海洋”并非純粹的液態(tài)水，而是一種水與巖石高度混合的復(fù)雜化合物。

亞利桑那州立大學(xué)的 Sang-Heon Dan Shim 教授指出，這一化學(xué)反應(yīng)表明天王星和海王星內(nèi)部可能根本不存在清晰的“冰-巖”分界線。取而代之的，是一個(gè)廣闊的、深度混合了水與巖石物質(zhì)的過渡帶。這種獨(dú)特的內(nèi)部構(gòu)成導(dǎo)致的物質(zhì)分布差異，極有可能是造成這兩顆行星擁有偏心且高度傾斜磁場(chǎng)的關(guān)鍵原因。

這項(xiàng)研究不僅為解釋太陽系邊緣行星的異常物理特征提供了全新的理論支撐，也暗示著在浩瀚宇宙中，那些富含水的系外行星可能擁有比我們需要中更為復(fù)雜和奇異的內(nèi)部地質(zhì)活動(dòng)。

編譯自/ScitechDaily