天王星和海王星内部或比想象中更“硬核”

这一观点也得到另一类证据的呼应——一颗矮行星被发现主要由岩石构成，进一步动摇了“外太阳系大型天体必然以冰为主”的既有框架。

研究团队来自苏黎世大学（UZH），通过一种新的行星内部结构建模方法，重新审视了天王星和海王星的内部构成。 研究人员指出，将它们简单归入“冰巨行星”类别其实过于粗糙，目前人类对这两颗行星仍知之甚少。 以往基于物理的模型往往依赖大量先验假设，而经验模型则过于简化，难以同时兼顾物理一致性与模型“中立性”。

为此，团队开发了一套结合物理与经验方法的建模框架：首先为每颗行星随机生成一条内部密度分布曲线，然后计算与其对应的行星引力场，并与实际观测数据进行比对。 这一过程会反复迭代多次，从中筛选出既满足观测约束、又在物理上自洽的内部结构方案。 这种“无偏见”模型大幅放宽了对行星必须“高度富冰”的预设，使更广泛的内部结构组合变得可行。

在这一框架下，天王星和海王星的内部不再被限定为“冰主导”，它们同样可以拥有大量岩石，只要整体质量、半径和引力场等关键观测量能够被解释。 项目发起人、苏黎世大学教授拉维特·赫莱德指出，早在近15年前他们就提出过类似可能性，如今终于有了完备的数值工具来系统性验证这一设想。 结果显示，在不同模型假设下，天王星和海王星既可以是“富水”的，也可以是“富岩”的，目前数据不足以在二者之间作出明确区分。

新模型还为两颗行星诡异的磁场结构提供了新的线索。 与具有明确南北磁极的地球不同，天王星和海王星的磁场呈现多极、偏移且几何形态异常的特征。 研究指出，它们内部存在所谓“离子水”层，这类在极端高压高温条件下呈离子态的水，可以在特定深度驱动磁场发电机（磁流体发电），从而自然产生非偶极、几何复杂的磁场结构。 模型还显示，天王星的磁场源区比海王星更深，这一点有助于解释两者磁场性质上的差异。

尽管如此，研究人员也强调，目前对于行星内部在极端压强和温度条件下的物质行为，物理学界仍缺乏足够精确的认知，这为模型带来了不小的不确定性。 首席作者、博士生卢卡·莫尔夫表示，后续将通过更精细的物态方程和更完备的实验与数值结果，进一步优化这些内部结构模型。 即便存在这些局限，该工作依然为理解天王星和海王星内部提供了新的情景设想，并促使学界重新审视长期沿用的“冰巨行星”分类与成分假设。

论文作者指出，在现有观测精度下，天王星和海王星在理论上既可以被视为“岩石巨行星”，也可以依旧归类为“冰巨行星”，关键差别取决于具体的模型假设。 目前可用的数据不足以区分哪一种内部构造更接近真实，这也凸显出未来专门深空探测任务的必要性。 研究者呼吁，应尽快规划面向天王星和海王星的专门探测任务，以获取更精确的引力场、磁场以及大气和内部结构数据，真正揭示这两颗外太阳系巨行星的本来面目。 相关成果已于2025年12月发表在《天文学与天体物理学》期刊上。

编译自/ScitechDaily