科学家们利用复杂的计算机模拟来弄清楚海王星冰冷表面下的情况,发现了一种罕见的化合物,使我们能够更好地了解气态巨行星是如何演化的。
模拟结果表明,一种鲜为人知的化合物,称为半水合氨,潜伏在海王星内部,这种化合物是冷冻水和氨混合在一起时产生的。这一发现对于我们未来对地球和其他类似行星的研究可能具有无价的价值。
有了这些知识,英国爱丁堡大学的研究人员建议我们可以更好地了解如何冰巨人像海王星和正在不断发展,也帮助我们发现太阳系外的其他类似行星。
“这项研究帮助我们更好地预测像海王星这样的冰冷行星内部有什么,”团队成员之一说道,安德烈亚斯·赫尔曼。 “我们的研究结果表明,半水氨可能是冰巨星地幔的重要组成部分,并将有助于提高我们对这些冰冻世界的了解。”
目前,将探测器带到海王星表面尚不可行,而在地球上的实验室中复制海王星的极低温度和高压也并非易事。
海王星的平均温度相当寒冷-214摄氏度(-353 华氏度),主要是因为它受到的阳光很少。它还具有一些最壮观的天气在太阳系中,风速可达每小时 2,200 公里(或每小时 1,370 英里)。
在没有探测器或实验室里的迷你海王星的情况下,科学家们可以求助于计算机模拟,以及基于在地球上测量的实验的算法。
以我们对海王星地幔的已知信息为起点——海王星地幔含有大量的水、甲烷和氨——研究人员进行了求和,以确定氨半水合物正在形成。
这是基于正在发生的化学反应以及它们将承受的高压。
海王星实际上并没有我们所理解的“表面”:相反,有地幔,一层水和冰的泥浆。天文学家将“表面”水平设定为与地球海平面压力相同的点,约为 1酒吧。
如果你站在这个所谓的“表面”上,你就会沉入其气体深处,而这项研究背后的研究人员一直在关注这个地幔区域。
当你下降时,温度和压力会开始快速上升。
去年,科学家们利用计算机算法更深入地观察核心像海王星这样的行星,在大气层深处找到了碳酸以及一种极其罕见的氢分子和甲烷化合物的证据。
由于海王星上的条件与地球如此不同,这里罕见的化学物质和化合物很可能在这颗冰巨星上很常见。
现在,如果我们曾经访问过海王星,我们可以将半水氨添加到我们可能会在海王星上找到的材料混合物中 - 也许有一天,计算机模拟会变得如此好和如此准确,以至于我们不需要这样做。
“计算机模型是研究这些极端地方的一个很好的工具,我们现在正在这项研究的基础上更全面地了解那里发生的事情,”赫尔曼说。
该研究发表在美国国家科学院院刊。