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虽然从技术层面看属于气态巨行星，但天王星和海王星因其成分被称为“冰巨行星”。这是因为它们比木星和土星等更大的同类行星含有更多甲烷、水及其他挥发性物质。在行星内部的压力条件下，这些元素会变为固态，本质上形成“冰”。
然而，苏黎世大学（UZH）与国家研究能力中心行星科学部（NCCR PlanetS）的最新研究对我们对这些行星内部区域的认知提出了挑战。该研究团队的成果本月发表于《天文学与天体物理学》，指出天王星和海王星的核心可能比之前认为的更具岩石质，且“冰”含量更少。此外，研究表明它们的内部可能存在对流现象——物质循环（类似地球板块运动），而非保持稳定状态。这些可能性或可解释“冰巨行星”的部分神秘特征。
历史上，科学家根据成分将太阳系行星分为三类，这与其离太阳的距离相对应。包括内太阳系的类地（岩石质）行星——水星、金星、地球和火星，以及位于所谓“冻结线”（水等挥发性物质冻结的区域）以外的行星：气态巨行星（木星、土星）和冰巨行星（天王星、海王星）。UZH及NCCR PlanetS的博士生Luca Morf与教授Ravit Helled开展的这项新研究对这一分类框架提出了质疑。
天王星和海王星是太阳系中最不为人知的行星，只因旅行者2号探测器曾在1986年和1989年分别对它们进行过近距离探测。Morf和Helled开发了一种独特方法模拟两者内部结构，该方法考虑了富水模型之外的成分：通过随机密度剖面，计算由此产生的行星引力场，再重复该过程以匹配观测数据。
“冰巨行星的分类过于简化，因为天王星和海王星仍未被充分了解，”Morf在UZH的新闻发布中解释道，“基于物理学的模型假设过多，而经验模型又过于简单。我们结合两种方法，得到了既‘无偏’又物理自洽的内部模型。”
研究结果显示，其内部成分的最佳拟合并非仅限于冰（主要为水），反而可能以岩石质为主..
该研究还为天王星和海王星神秘的磁场（具有多个磁极）提供了可能的解释。“我们的模型包含所谓的‘离子水层’，这些层在特定位置产生磁发电机，解释了观测到的非偶极磁场。我们还发现天王星的磁场起源比海王星更深。”模型存在不确定性，凸显了未来任务进一步探测“冰巨行星”的必要性。
目前，新结果提出了新的情景，挑战了数十年来关于巨行星内部成分的假设，也可为未来极端条件下物质行为的材料科学研究提供指导。“天王星和海王星可能是岩石巨行星或冰巨行星，取决于模型假设，”Helled表示，“现有数据不足以区分两者，因此我们需要专门的任务探测天王星和海王星，揭示它们的真实本质。”
