科学家发现天王星与海王星内部存在全新“富镁水”形态

近日，一项发表于科学界的重磅研究揭示了冰巨行星内部令人震惊的微观世界。来自韩国延世大学及美国亚利桑那州立大学等机构的联合科研团队发现，在天王星和海王星极端的深层环境中，水并非以我们熟知的冰或液体形态存在，而是通过与岩石核心的剧烈相互作用，演变成了一种前所未见的、富含镁的新型原子物质。这一发现彻底挑战了天文学界长期以来关于冰巨星内部结构的传统模型。

长期以来，天文学家普遍认为天王星和海王星这类“冰巨星”拥有泾渭分明的内部结构：外部是厚厚的大气层，中间是深邃的冰层（主要由水、氨和甲烷组成），中心则是完全分离的岩石核心。然而，这一经典的“分层模型”始终难以完美解释这两颗行星奇特的磁场特征及其内部热演化机制。为了解开这一谜题，研究团队决定在实验室中重现行星深处的极端条件。

为了模拟冰巨星深部高达数百万个大气压的恐怖环境，科学家们利用金刚石对顶砧（Diamond Anvil Cells）将水与氧化镁（岩石矿物的主要代表成分）的混合物进行极端压缩，随后使用 X 射线自由电子激光器将其加热至数千度。通过超高速 X 射线衍射成像技术，研究人员成功捕捉到了原子在极短时间内的化学变化。

实验结果令人大吃一惊：在约为地球大气压 300 万倍的压力和 2000 到 4000 摄氏度的高温下，水与氧化镁并没有像预期那样保持分离。相反，氧化镁矿物大量“吸收”了水分子，两者发生化学反应，生成了一种特定的晶体结构。这种全新的物质形态被描述为“富镁水”，这意味着在行星深处，所谓的“海洋”并非纯粹的液态水，而是一种水与岩石高度混合的复杂化合物。

亚利桑那州立大学的 Sang-Heon Dan Shim 教授指出，这一化学反应表明天王星和海王星内部可能根本不存在清晰的“冰-岩”分界线。取而代之的，是一个广阔的、深度混合了水与岩石物质的过渡带。这种独特的内部构成导致的物质分布差异，极有可能是造成这两颗行星拥有偏心且高度倾斜磁场的关键原因。

这项研究不仅为解释太阳系边缘行星的异常物理特征提供了全新的理论支撑，也暗示着在浩瀚宇宙中，那些富含水的系外行星可能拥有比我们需要中更为复杂和奇异的内部地质活动。

编译自/ScitechDaily