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簡(jiǎn)介：科學(xué)家通過新模型模擬天王、海王；兩顆行星，研究結(jié)果對(duì)系外星球探索具有指導(dǎo)價(jià)值。

天王星與海王星非常寒冷，是冰的神秘世界，它們?cè)谔栂抵信c其余的行星全然不同；科學(xué)家認(rèn)為對(duì)這兩顆星體的更好認(rèn)識(shí)對(duì)于理解行星的形成過程非常重要。目前，一種新模式手段為科學(xué)家?guī)资甑淖非筇峁┝藱C(jī)會(huì)，這個(gè)手段就是：探視星體的內(nèi)部。

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科學(xué)家開始觀察這些行星的熱流方式與電流方式，而這一方法在過去是無法在實(shí)驗(yàn)室重復(fù)再現(xiàn)的。

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談到行星的表面，太陽系中的天王星與海王星最容易被忽略，這兩個(gè)行星既缺少木星與土星的耀眼特性、又不具有火星與水星明顯的顏色；兩顆星體只呈現(xiàn)出不同色調(diào)的藍(lán)色。

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通過哈勃空間望遠(yuǎn)鏡觀察到的海王星。NASA/JPL/STScI

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但是，如果仔細(xì)觀察，照片上可以看到兩個(gè)明顯的“異?！薄！氨扌行恰钡姆Q號(hào)意味著每一顆星體由既熱又密的流體組成，這些流體是由“冰”物質(zhì)組成；對(duì)于海王星，這些冰物質(zhì)就是水、甲烷及氨，它們被一層巖核所包圍

因而，有一些科學(xué)家認(rèn)為這兩顆行星不過是裸露狀態(tài)的氣態(tài)巨行星巖核，其裸露的原因尚不清楚，這里提到的氣態(tài)行星如：土星與木星。

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費(fèi)德里科.格拉斯里與斯特法諾.巴洛尼，分別以第一與最后一位作者在七月份《自然通訊》期刊發(fā)表了一篇論文，論文詳細(xì)講述了這一模型; 他倆指出此模型的另一合理性，即：“或許天王星與海王星也主要是由水組成”，即使兩顆行星都不被認(rèn)為擁有生命，但在這種奇特環(huán)境下僅僅擁有水或許就能揭示行星形成的關(guān)鍵原因，這一形成的原因?qū)τ谕馓栂敌行歉鼮檫m用。

格拉斯里通過電子郵件對(duì)《逆向》闡述：“幾年以來，這一理論已經(jīng)吸引了更多的注意，用這一理論或手段作為測(cè)試平臺(tái)研究那些以水為主的外行星的類別，而這些以水為主的外行星或許與太陽系以外行星體具有相同特性。對(duì)富含水的行星與衛(wèi)星的研究對(duì)當(dāng)下尋找外星球生命舉足輕重”。

兩位科學(xué)家還闡述：了解行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是了解行星諸多方面中最重要的第一步。

（天王星合成圖。它的側(cè)磁極對(duì)科學(xué)家還是神秘的。勞倫斯.斯洛莫斯基，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校/凱克天文臺(tái) Lawrence Sromovsky, University of Wisconsin-Madison/W.W. Keck Observatory）

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格拉斯里也解釋：“目前我們對(duì)行星內(nèi)部的知識(shí)還是基于行星表面的特征與它的磁場(chǎng)性質(zhì)，而這些特征或性質(zhì)本身受到其內(nèi)部結(jié)構(gòu)之物理特性的影響，這些物理特性包括：內(nèi)部中間過渡層間發(fā)生的能量、物質(zhì)、電荷的遷移?！?/p>

“潛入” ：能夠精準(zhǔn)模擬一顆星體內(nèi)部的層次的檢測(cè)是一個(gè)復(fù)雜的過程，這一檢測(cè)以量子力學(xué)有關(guān)熱力傳導(dǎo)與電荷遷移的基本原理作為研究的基礎(chǔ)。

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格拉斯里繼續(xù)解釋道，計(jì)算是“通過高效超高速計(jì)算機(jī)”的數(shù)月工作而獲得。這一研究需要他們建立新的數(shù)據(jù)分析工具（軟件），為熱導(dǎo)率與電荷遷移率計(jì)算出可靠并有價(jià)值的結(jié)果。

“總之，幾個(gè)前沿的問題都具心動(dòng)的挑戰(zhàn)，而我們成功了！” 格拉斯里這樣總結(jié)他們的工作。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)水的三種相態(tài)做了研究，即：液態(tài)、氣態(tài)與離子態(tài)?；蛟S有人認(rèn)為研究?jī)?nèi)容應(yīng)該包括“固態(tài)”，但格拉斯里與巴洛尼做了這樣的解釋：這些行星上的冰與我們傳統(tǒng)意義上理解的冰并不相同；天王星與海王星上的水是不同的，這里的水密度更大，并帶電。

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在液態(tài)相與固態(tài)相之間的離子水被研究最深入最徹底。

“H2O分子中的氧原子以晶格的方式排列，而氫原子就像帶電流體那樣自由地懸浮?！?兩位科學(xué)家如此解釋。

在天王星與海王星上，水的三種形態(tài)或相態(tài)形成了熱流與電流，它們可以獲得相當(dāng)?shù)哪芰?，如：海王星具有太陽系中最?qiáng)烈的“風(fēng)”，速度超過2,000公里每小時(shí)（1,200英里每小時(shí)）。

熱量與電能向行星外發(fā)射還提供了行星歷史的重要數(shù)據(jù)，“熱力與電力的傳導(dǎo)系數(shù)確立了行星的歷史，確立了行星何時(shí)及如何形成的，也確立了行星如何冷卻的”，作者繼續(xù)解釋。

在此，研究人員發(fā)現(xiàn)超離子水具有超大的輸導(dǎo)率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)期設(shè)想值，這一點(diǎn)特別是在產(chǎn)生磁場(chǎng)的時(shí)候更為顯著。超離子水主要存在于高密度分層中，這些分層位于對(duì)流液區(qū)下面，而對(duì)流液區(qū)是行星產(chǎn)生磁場(chǎng)的所在地。

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特別得解釋一下天王星的情況：天王星具有怪異的磁場(chǎng)、其磁場(chǎng)在兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)非常特殊，NASA將之稱為“側(cè)面行星”，這些特殊性的解密或許就是揭開天王星形成過程的關(guān)鍵。

這一理論并不僅僅適用于這兩顆行星。格拉斯里對(duì)《逆向》繼續(xù)解釋：他們團(tuán)隊(duì)所用的方法可以“研究冰殼下整體海洋的鹽水輸運(yùn)特性，比如土星與木星的衛(wèi)星?！卑烟栂抵蟹浅Ｏ∮械膸最w行星當(dāng)作兩顆冰巨行星的衛(wèi)星已經(jīng)被全面深入地研究，特別是那些具有水世界潛力的行星，如：木衛(wèi)二。

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摘要：行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)與熱力學(xué)歷史對(duì)于其諸如發(fā)光或磁場(chǎng)等行星表面可觀察特性的影響，取決于行星內(nèi)層的熱傳導(dǎo)及電荷遷移的特性，而我們對(duì)此的了解甚少。冰巨行星，如天王星與海王星，內(nèi)部擁有許多水，這些水具有不同的相，即：液態(tài)、固態(tài)、離子態(tài)；研究工作從分子動(dòng)力學(xué)開始的平衡角度對(duì)這些不同相的熱傳導(dǎo)與電傳導(dǎo)特性予以評(píng)估，研究也考慮了這一理論導(dǎo)最新進(jìn)展，以及擴(kuò)展系統(tǒng)中輸運(yùn)的數(shù)據(jù)分析。此文主要介紹并討論了我們?cè)诒扌行茄芯恐杏嘘P(guān)進(jìn)化模式的一些發(fā)現(xiàn)。

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