提到天王星和海王星，相信大家都不会陌生，毕竟它们都是太阳系八大行星中的成员。但或许你不知道的是，由于距离遥远，我们人类对这两颗行星的了解并没有想象中那么多，很多问题目前都没有确定的答案。
这不，在一项近日发表在预印本服务器（arXiv）上的新研究中，科学家就表示，我们可能错了，天王星和海王星可能并不是之前认为的那样是“冰巨星”，而更可能是“岩石巨星”。下面我们就来了解一下这具体是怎么回事。
为啥天王星和海王星会被认为是“冰巨星”？
天王星和海王星曾经被认为是与木星和土星一样的“气态巨行星”，但科学家后来却逐渐发现，天王星和海王星的密度明显与“气态巨行星”对不上号。
简单来讲就是，如果它们真的是主要由氢和氦构成的“气态巨行星”，其密度就应该比我们实际探测到的小得多。
这是为什么呢？科学家根据太阳系演化理论推测出，在这两颗行星在早期吸积阶段应该是吸收了大量水、氨、甲烷等在低温下会冻结的化合物——对于这些物质，科学家将其统称为“冰”。
于是，一个经典模型出炉了：天王星和海王星的结构为，最里面是一个小小的岩石核心 ，往外是一层厚厚的“冰”地幔 ，最外层则是一层相对薄一点的氢氦大气。
根据这个模型，因为天王星和海王星的主要成分是“冰”，所以它们就被称为“冰巨星”。
但问题是，这只是个推测。
迄今为止，只有一个名为“旅行者2号”的探测器——在1986年和1989年匆匆“路过”了天王星和海王星，而我们对它俩的了解，有很多都是基于这“惊鸿一瞥”的数据，然后用模型去“反推”它们内部是啥样的。
新的可能
参与此次研究的科学家认为，以前的模型，多少有点“先入为主”，总觉得它们“应该”是主要由“冰”构成的，而从科学的角度来讲，我们应该客观地对其进行研究。
所以在此次研究中，科学家没有做任何的预设，而是做了一个计算机理论模型，并让其大量生成关于这两颗行星可能具有的内部结构。
在此之后，科学家再将实际的观测数据（如质量、赤道半径、压力分布、参考半径、自转周期及引力场等等）与这些可能性进行对比，进而找出其中最符合实际观测数据的。
（哈勃太空望远镜拍到的天王星和海王星）
这种通俗点讲就是，先对天王星和海王星的内部结构进行“盲猜”，得出尽可能多的可能性，然后再来看看哪些可能性与实际情况最匹配。
研究结果是令人吃惊的，科学家发现，能匹配观测数据的可能性，其范围非常广泛。
对于天王星来讲，它的岩石与“冰”的质量比可以在0.004到3.92之间，也就是说，在大部分匹配观测数据的可能性中，天王星上岩石都应该比“冰”更多，其质量最高可接近“冰”的4倍。
海王星的情况稍微好点，但其岩石与“冰”的质量比范围也在0.20到1.78之间，而这也就意味着，海王星上岩石也有很大的可能比“冰”更多。
也正因为如此，科学家才会认为，天王星和海王星可能并不是之前认为的那样是“冰巨星”，而更可能是“岩石巨星”。
这意味着什么？
科学家表示，如果天王星和海王星真是“岩石巨行星”，它们就直接挑战了我们的太阳系演化理论。
因为根据该理论，太阳系中的八大行星都是诞生于一个被称为“原行星盘”的结构，而在天王星和海王星形成的区域中，应该不可能存在足够的物质，能够让它们形成主要是由岩石构成的“岩石巨星”。
不过就目前的情况来看，此次研究也只是提出了一个合理的推测，实际情况是否真是如此，还有待进一步探索。
好消息是，在不远的未来，就会有探测器对天王星进行前所未有的详细探测（例如中国的“天问四号”，以及NASA的“天王星轨道器和探测器”），期待届时我们可以找到这个问题的答案。
目前该研究已被《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）杂志接受发表。
参考资料：Icy or Rocky? Convective or Stable? New interior models of Uranus and Neptune，arXiv:2510.00175v2
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