地球内核|宇宙天体的“内心”到底什么样？( 二 )

不久前，南京大学物理学院教授孙建等人预言，巨行星内部存在超离子态硅—氧—氢化合物。
长期以来，关于天王星和海王星等巨行星们内部物质存在很多争议，目前有冰巨星和岩石巨星两类行星模型。冰巨星模型可以解释天王星和海王星的磁场，而磁场与行星内核紧密相关，但这种模型不能解释所有对它们的观测数据，如行星大气中的氕氘比例。岩石巨星模型则可以解释氕氘比例，并且其冰岩比例与柯伊伯带天体相近，更容易解释行星的起源问题，但是缺少导电物质来解释行星磁场。此外，天王星与海王星核幔边界的结构也是一个长期存在的问题。一般认为，天王星与海王星的地幔主要由水、氨和甲烷组成，核心为石质，主要成分为二氧化硅。目前尚不清楚，二者在核幔交界处是有清晰的边界还是渐变的过渡区。
孙建等人利用晶体结构搜索和第一性原理计算等方法预言了多种硅—氧—氢化合物，并发现其中的二氧化硅—水与二氧化硅—氢两种化合物的超离子态范围，正好符合天王星与海王星核幔边界附近的温度压强条件。研究表明，硅—氧—氢化合物的超离子相可能是天王星与海王星内部的重要组成部分。
人类研究天体核心的脚步从未停歇
“实际上，与对其他天体核心的了解相比，我们对地球核心的认知还是很多的，地震学仍然是认识地核的主要手段，当然我们也可以通过高温高压的实验和计算模拟，对某些天体核心性质进行研究，但这个研究难度就大得多了。 ”何宇说，尽管难度很大，但人类没有停止过探索的脚步。
开普勒天文望远镜的观测数据表明，类地行星在宇宙中十分普遍。由于它们距离地球过于遥远，对它们进行研究难度非常大。金星虽然是人类探索的第一颗太阳系内行星，但由于金星登陆难度太大，科学家便转移了目标，转而探索火星。
事实上，火星的直径只有地球的一半，体积只有地球的15% ，引力也只有地球的38% ，而且火星已经处于太阳系宜居带的边缘。因此，研究火星有助于人类预测类地行星的成分和大气层。
何宇表示，美国国家航空航天局的“洞察号”火星探测器收集到了经过火星内核的火星地震信号，这是人类首次探测到地外行星核。不过由于数据量不足，科学家还是不能确定，火星是否有个固态的内核。
2018年， “洞察号”在火星表面成功着陆，并于2019年4月首次探测到火星地震。与地球上发生的地震相比，火星震动强度显得微不足道，但每次火星震动都能揭示火星内部构造，通过研究地震波如何穿过行星的不同层，科学家可以推断不同层的深度和组成。从某种意义上来说，火星震动相当于给火星拍摄了一张X光片，科学家可以通过研究火星地幔和地核之间的深边界反射的地震波，来测量火星地核的大小。
【地球内核|宇宙天体的“内心”到底什么样？】何宇表示，今年美国国家航空航天局将开启对灵神星的探索之旅，这个小行星非常特别，主要由铁镍合金组成，可能是早期行星的核心残骸， “这次探索将确定它是否是行星核心，这对于我们认知地球以及其他行星的核心十分重要。 ”◎实习生兰霞陈芳芸采访人员何星辉