关于某些行星的内热，科学家们也不清楚的事儿

由 树枣文字 分享时间：2023-04-15 13:10:33 加入收藏我要投稿点赞

有内热就可以！就三者来看，都具有。海王星最为适合，因为热量多。冥王星的加热机制为放射性元素的衰变，因而时间非常漫长。天王星虽然比海王星更接近于太阳，但其内部热量却没有海王星的多。因而地热资源的开发可以找找海王星，前提是先搞定如何到达海王星！

什么是内热

内热是指内部的热量，它来自于天体内部的热源，如恒星，棕矮星，行星，卫星，矮行星，（在太阳系晚期的历史中）甚至像灶神星这样的小行星，其内部都进行着由引力形成的收缩（开尔文-赫尔姆霍兹机制也就是克赫历程），进而被加热，还有核聚变加热，潮汐加热，核心凝固（熔融的核心物质凝固时所释放的熔化热）加热以及放射性衰变加热等等。

内部的加热量取决于其质量; 物体的质量越大，内部的热量就越多; 另外，对于给定的密度，物体质量越大，质量与表面积的比率也就越大，因而所保留的内部热量也就越大。天体会保持一定温度和活跃的程度就是由其内部的加热机制形成的。

天王星的内热

天王星的内热比其他巨行星要低得多；从天文学角度来说，它的热通量是很低的。那么为什么天王星的内部温度如此之低啦，科学家们至今仍不清楚。海王星，是天王星的近孪生星，在大小和组成的成分上非常类似，海王星向太空辐射的能量是其从太阳接收能量的2.61倍，而天王星几乎没有任何多余的热量可以辐射出去。天王星在远红外(即热量)波段中的总辐射功率是其大气中吸收到太阳能的1.06±0.08倍。

天王星的热通量仅为0.042±0.047W/m^2，这个值低于地球内部约0.075W/m^2的热通量。天王星上最低的温度在其对流层顶，其温度为49K (−224.2 °C; −371.5 °F)，这使得天王星成为了太阳系中最冷的行星。(热通量是单位时间通过某一面积的热能，国际单位制SI中，其单位是瓦特每平方米；K热力学温标的单位，开尔文，每变化1K相当于变化1℃，0 K≈－273.15℃)

对于这种差异，有一个假设表明了，当天王星被超大质量天体撞击时，会释放出大量的原始热量，只留下快要被耗尽的核心温度。这种撞击假说也被用于解释行星的转轴倾斜度数为什么如此之高。另外一个假设是，在天王星的上层大气中存在着某种方式的屏障，这种屏障会阻止核心的热量传导到其表面上。例如，对流在一组成分不同的层中发生，这可能会抑制热传导的向上传递趋势。这也许是一种双扩散对流现象，其中的对流会是一个限制因素。

旅行者2号于1986年拍摄的天王星，图：NASA/JPL-Caltech

海王星的内热

与天王星相比，海王星的大气变化愈加复杂，部分缘由导致了它的内部温度比天王星高得多。虽然海王星与太阳的距离超过了天王星与太阳距离的50%（海王星的轨道愈加遥远），其太阳光的接收量也仅为40%，但是这颗行星的表面温度与天王星的大致相等。海王星对流层的上部区域低温可达51.8 K（-221.3°C）。在大气压力等于1巴（101kPa）的深度处，其温度为72 K（-201.15°C）。不过在大气层内部的更深之处，温度将会稳步上升。

与天王星一样，海王星的这种加热机制的来源是未知的，并且两者之间的差异相当之大：天王星向太空的辐射能量只相当于它所接收太阳光能量的1.1倍左右；而海王星辐射的能量是其所接收太阳光能量的2.61倍。目前的观测水平下，太阳系内，海王星是离太阳最遥远的行星，然而，它的内部能量足以驱动太阳系中最快的行星风。根据其内部的热性质，海王星当前的热流现象或许可以解释其内部的热量来源，不过很难用同样的方式来解释为什么天王星缺乏内部热量的问题。然而这两个行星之间的类似性不断同时存在。

四张照片分别用NASA/ESA哈勃太空望远镜的宽场相机3拍摄。图：NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

冥王星的内部结构

冥王星的密度是1.860±0.013g/cm^3。因为放射性元素的衰变会加热冰层，累积的加热温度，到一定程度后会使岩石从冰层中分离出来，科学家们估计冥王星的内部结构与其它天体会有所不同，因为岩石物质已经沉降到一个由核所包围的致密核心中去了，它们拥有类似于水冰的外壳。

据推测，地核的直径约为冥王星直径的1700公里，是冥王星直径的70%。我们今天看到的这种加热机制仍然有可能继续加热下去，在冥王星的地核-地幔边界构成一处大约100至180公里厚的地下液态水海洋。2016年9月，布朗大学的科学家们模仿出陨石撞击后所构成的史波尼克高原，并表明这一撞击可能导致了下方液态水的上涌。这意味着冥王星的地下存在着至多100公里深的地下海洋。不过冥王星没有磁场。