瑞士蘇黎世大學研究團隊最新發表的研究結果指出，天王星與海王星的內部組成可能遠比過去認為的「富含冰質」更為多樣化。這顯示，長久以來天文學家將兩者歸類為冰巨行星的觀點可能過於簡化。
團隊成員表示，天王星與海王星至今仍是天文學家瞭解最少的太陽系行星，僅以「冰巨行星」一詞概括其性質，難以反映出真實的內部結構。
研究團隊指出，過往基於理論物理的內部模型往往高度依賴假設，而純粹依據觀測建立的經驗模型則過於簡略，難以全面描述行星內部狀態。為克服此限制，研究人員結合兩種方法，建構一套在統計上「雖不可知、但無偏見」，同時又符合物理定律的全新內部模型。
在研究流程上，團隊首先為行星內部設定隨機的密度分布，再計算與實際觀測資料相容的重力場，藉此推論可能內部組成，並將此演算步驟反覆進行，以找出與觀測結果最一致的模型解。透過此種最低假設條件的物理演算模型建構方式，結果顯示天王星與海王星的潛在內部組成並不侷限於冰質，以可能呈現高度富含水或富含岩石的狀態。
▲ 根據模型的設定不同，演算結果顯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）
團隊的行星科學家指出，這項結論早在近十五年前即被提出，但直到如今才具備足夠強大的數值模型和演算能力加以驗證。研究結果顯示，兩顆行星既可能類似「水世界」，也可能更類似以岩石為主的行星，其性質取決於模型所採用的物理條件。
此外，該研究也為天王星與海王星異常複雜的磁場結構提供新解釋。不同於地球擁有單一的雙極磁場，這兩顆行星的磁場呈現多極且強烈偏移行星南、北極的特性。研究結果顯示，行星內部可能存在「離子水」層，在非中心位置產生磁流體發電機效應，進而形成多極的磁場。研究結果也指出，天王星磁場的起源深度可能較海王星更深。
研究團隊強調，此結果仍存在不確定性，主要來自行星核心極端高壓高溫條件下，物質行為仍缺乏充分實驗數據與理論依據。然而，這項研究已為天王星與海王星內部結構的研究開啟一扇大門，並動搖數十年來的既有假設。
團隊指出，僅憑現有資料仍無法判定兩者究竟是冰巨行星或岩石巨行星，未來需藉由天王星與海王星的太空探測任務提供詳細數據，才能揭示其真正本質。
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