瑞士苏黎世大学研究团队最新发布的研究结果指出，天王星与海王星的内部组成可能远比过去认为的“富含冰质”更为多样化。这显示，长久以来天文学家将两者归类为冰巨行星的观点可能过于简化。
团队成员表示，天王星与海王星至今仍是天文学家了解最少的太阳系行星，仅以“冰巨行星”一词概括其性质，难以反映出真实的内部结构。
研究团队指出，以往基于理论物理的内部模型往往高度依赖假设，而纯粹依据观测创建的经验模型则过于简略，难以全面描述行星内部状态。为克服此限制，研究人员结合两种方法，构建一套在统计上“虽不可知、但无偏见”，同时又符合物理定律的全新内部模型。
在研究流程上，团队首先为行星内部设置随机的密度分布，再计算与实际观测数据兼容的重力场，借此推论可能内部组成，并将此演算步骤反复进行，以找出与观测结果最一致的模型解。通过此种最低假设条件的物理演算模型构建方式，结果显示天王星与海王星的潜在内部组成并不局限于冰质，以可能呈现高度富含水或富含岩石的状态。
根据模型的设置不同，演算结果显示天王星可能是冰巨行星（左）或岩石巨行星（右）。（Source：Keck Institute for Space Studies/Chuck Carter）
团队的行星科学家指出，这项结论早在近十五年前即被提出，但直到如今才具备足够强大的数值模型和演算能力加以验证。研究结果显示，两颗行星既可能类似“水世界”，也可能更类似以岩石为主的行星，其性质取决于模型所采用的物理条件。
此外，该研究也为天王星与海王星异常复杂的磁场结构提供新解释。不同于地球拥有单一的双极磁场，这两颗行星的磁场呈现多极且强烈偏移行星南、北极的特性。研究结果显示，行星内部可能存在“离子水”层，在非中心位置产生磁流体发电机效应，进而形成多极的磁场。研究结果也指出，天王星磁场的起源深度可能较海王星更深。
研究团队强调，此结果仍存在不确定性，主要来自行星核心极端高压高温条件下，物质行为仍缺乏充分实验数据与理论依据。然而，这项研究已为天王星与海王星内部结构的研究打开一扇大门，并动摇数十年来的既有假设。
团队指出，仅凭现有数据仍无法判定两者究竟是冰巨行星或岩石巨行星，未来需借由天王星与海王星的太空探测任务提供详细数据，才能揭示其真正本质。
（首图来源：NASA）
