末日武器“7號冰”的冰巨星：海王星，到底有多可怕？

冥王星被踢出太陽系之後，天王星和海王星就成了太陽系的行星邊界，儘管兩顆行星發現過程，但它們的結構形成了一種非常典型的天體：冰巨星，它介於地球和巨行星之間（類木行星），在天文學家眼中，這種結構的行星有一種非常可怕的存在！

海王星是太陽系中第一顆非望遠鏡直接發現的行星！提起它的發現過程，還有一個有趣的故事！

視而不見的伽利略

早在1612年12月28和1613年1月27日，伽利略兩次發現海王星並做了描繪，但很可惜，因為觀測時海王星都很靠近木星，處在合的位置，導致了伽利略認為這是一顆恆星！伽利略錯失了這一偉大發現！

堪稱人力計算機勒維耶

時間走到了19世紀，法國天文學家亞歷斯·布瓦出版了天王星的軌道表，他發現天王星的軌道表中的資料與觀測的誤差越來越大，他堅信軌道表的正確性，誤差變大時因為有一顆行星引力攝動影響了海王星的軌道。

1843年英國數學家亞當斯計算出了那顆行星的軌道，並且遞交給了英國皇家天文學家喬治·比德爾·艾裡，但結果不了了之，此事後來讓喬治·比德爾·艾裡悔到腸子都青了！1846年，法國天文教師勒維耶獨立、精確的計算出了這顆行星的軌道，並且勒維耶說服了柏林天文臺的約翰·格弗裡恩·伽勒搜尋行星！

1846年9月23日，天王星被發現了，與勒維耶的計算相差不到1°，亞當斯的計算卻至少差了10°！所以毫無懸念的，勒維耶成了天王星的發現者。

海王星介於地球和木星之間，它的質量是地球的17倍，木星質量的1/18，看起來非常有趣，它的質量剛好位於地球和木星中間，而它那種奇特的結構，也被科學家歸類為了一種非常奇特的天體：冰巨星，這個名字是怎麼來的呢？海王星上都是冰塊嗎？

海王星奇特的結構

海王星比木星要小，所以它的結構和木星有著天壤之別，海王星的大氣層主要是氫和氦組成，其它還有比較少量的甲烷！這也是海王星看起來是藍色的主要原因，因為甲烷對波長600奈米的紅色光吸收比較強，所以它看起來呈現神秘的藍色調！

海王星的強大風暴

大黑斑

1989年旅行者二號飛越海王星期間，測到了太陽系內最高風速2400千米/小時，大約是音速的2倍多，天文學家推測這是在內部熱源推動下的大氣劇烈活動，但達到音速2倍多確實超過了預料，而且時速1200千米的颶風在海王星赤道區域司空見慣！與之對比的是地球最高風速不過300千米/小時左右！

圍繞在大黑斑周圍的風速經測量高達每小時2,400公里

海王星的末日武器“7號冰”

海王星的核心是一個質量不超過地球的岩石與冰構成混合體，它的地幔質量大約為10-15個地球質量，由含水、氨、甲烷混合物構成，這些高度壓縮的過熱流體是導電的，從海王星的大氣到地幔的熱冰混合物並沒有嚴格的分界線，隨著壓力增加到數百萬倍地球氣壓，這些氣體逐漸向這些過熱流體轉變。

2018年3月8日，內華達大學的地球學教授蕭納爾（Oliver Tschauner）領導的科研團隊在一顆來自地幔中形成的鑽石中發現了一種特殊的物質：冰七，它是水冰的一種，密度時水冰的1.5倍，晶體結構則完全不同！

冰七的晶體結構

在不同的壓力下，水冰會形成不同的晶體結構，從低壓到高壓，水冰會從冰二到冰三甚至冰七，科學家開始並不認為冰七會在自然界存在，但鑽石中發現的冰七卻給了科學家無比的想象力，因為這種高壓環境在很多含水的天體上大量存在，比如木星和土星的衛星，天王星和海王星本身也有大量的水！

冰七存在即合理，但問題是冰七有很多非常奇特的性質，據稱水在形成這種超級冰之前，水分子會聚集在一起突然形成這種結構，並且會以超過音速的速度蔓延傳播，據估計，只需幾個小時即可將海洋凍成大冰塊！

比較幸運的是地球海洋中無法形成這種條件，要不然大家都得涼涼！

末日武器“7號冰”的冰巨星：海王星，到底有多可怕？

海王星是太陽系八大行星中最靠外的一顆氣態行星，由於它距離太陽很遠，其表面溫度很低，平均只有-210攝氏度，除了和木星、土星這樣的氣態巨行星的大氣層物質組成比較相似以外，海王星大氣層以下的結構以及物質組成，卻與木星和土星差異較大，一方面表面為氧、氮、碳和硫等這些比氫重的物質佔比較高，另一方面也沒有發現像木星核心外圍包裹的金屬氫層，可能替代以水冰的結構，因此科學家們將距離太陽較遠的天王星和海王星，與木星、土星這樣的氣態巨行星加以區分，將其定義為冰巨星。

海王星的質量雖然遠遠趕不上木星的質量，但也達到了10^23噸級別，約為地球的17倍，其自轉週期約為16個小時，圍繞太陽運轉一週需要大約165個地球年。至於像天王星和海王星這樣的冰巨星是如何形成的，科學界目前的主流觀點，仍然是星際物質捕獲說，但是與靠近太陽的巖質行星有區別。

在太陽形成以後，隨著大量高能粒子流的向外釋放，在靠近太陽區域剩餘的原始星雲物質，其中較輕的氣體大部分被吹到距離太陽較遠的軌道，其中在小行星帶以外的木星具有得天獨厚的形成優勢，那就是在吸聚原始行星盤內的部分物質形成核心以後，可以優先捕獲到吹到這個區域的大量輕物質，從而使得自身的質量不斷增大，形成太陽系內最大的行星，沒有被捕獲到的輕氣體，則繼續在距離稍遠的軌道上被木星的核心所捕獲，最後使木星成為系內第二大行星。

而天王星和海王星的形成歷史則要晚於木星和土星，一方面是被這兩個“巨無霸”俘獲的星際氣體實在是太多了，向著更遠的軌道漂移的氣體物質變得較少。另一方面，木星和土星形成300萬年之後才逐漸冷卻，處在土星軌道外側的宇宙空間中，由於接受太陽輻射的能量非常小，因此聚集了一些處於冰晶狀態的星子，它們的公轉速度非常慢，使得冰晶體相互結合以及從剩餘的星際氣體中俘獲物質的速度都非常緩慢。這這個長達幾千萬年的醞釀過程中，由一些岩石和冰晶所組成的兩個原始行星逐漸脫穎而出，當成長到一定程度以後開始在引力作用下，吸聚從太陽系內側漂移且沒有被木星和土星俘獲的大量氫和氦等輕氣體。只不過受到物體總量的有限性以及“起步太晚”的緣故，天王星和海王星最終沒有條件成長到木星、土星那麼大。

海王星的大氣層密度雖然沒有木星大，但仍要比地球高出上百倍，雖然其表面溫度很低，但隨著大氣層高度的下降，其溫度和壓力逐漸提升，在大氣層內上下巨大的溫度差異，使得大氣運動十分頻繁，自然環境十分惡劣，其中劇烈風暴是其中最具代表性的事件。據監測，海王星上的風暴平均速度，已經超過了兩倍的音速，達到1200公里每小時，想象一下地球上平均風速最高的地方是南極洲，其平均風速也才達到70公里每小時，最高紀錄才達到300公里每秒，與海王星上的風暴速度相比真是小巫見大巫。

說到這裡，不得不提一下海王星上的大黑斑，這是旅行者二號飛越海王星期間監測到的一個大型風暴，其移動速度達到驚人的2400公里每小時，這比木星上的大紅斑移動速度也要快上許多。科學家們推測，正是由於海王星大氣層的溫度非常低，在風暴的頂部溫度也只達到零下130攝氏度，在低溫條件下，風暴組成氣體物質之間的摩擦效應明顯減弱，所引發的旋流效應也比較小，因此持續時間會相當長，而且會隨著能量的不斷聚集而速度越來越快。

科學家們透過對水的相態變化規律以及海王星的結構特點，推測出在海王星的大氣層之下，存在著由大量水冰和岩石所構成的一個高熱固態圈層結構，而這種水冰不同於地球上水體所結的冰，而是被稱為“七號冰”的一種獨特固態水。

決定水體相位的兩個主要因素一個是溫度，另外一個就是壓力，當溫度和壓力處於特定的組合方式時，水就會以不同的相態出現，除了固、液、氣三種基本形態之外，對於固態來說，還可以進一步細分為二號冰、三號冰、一直到十號冰。在海王星的內部，則具備七號冰的存在條件，即壓力在10萬-100萬倍標準大氣壓、溫度在幾百到上千溫度這個區間之內。

由於七號冰與一般的水冰的晶體結構不同，在其結晶核與液態水分之間基本沒有中間熱層，因此在推動液態水分子結晶方面，只會受以初始結晶水分子的排列規律影響，所以結晶的擴散速度理論上非常快，有研究機構測算，七號冰的結晶擴散速度可以達到驚人的1600公里每小時，而海王星的內部就存在著可以支撐七號冰存在的自然環境，這種冰還具有超離子導體功能，具備超強的導電導熱能力，融點還極高，想想都覺得恐怖。

如果在地球的海洋中出現這種七號冰，那麼用不了多長時間，地球上的海洋都將全部結成冰塊。幸好，我們所在的地球表面，即使在海底深處，也不具備七號冰存在所需要的高壓環境，大家就不用為此擔心了。