天王星是被撞歪的？太陽系天體大撞擊

持久以來天文學家一向對氣態/冰巨星天王星感應神秘。除了呈現一些熱異常和磁場偏離中間之外，這顆行星還有一個怪異之處，那就是它是太陽系中獨一一個側轉的行星（也就是斜著轉），天王星的軸標的目的傾斜98°，行星履歷激進的季候和日夜輪回，兩個單日日夜持續42年。

一項新的研究表白，龐大的撞擊可能是天王星在其側面運行的原因。圖片：NASA/JPL/Voyager mission

多虧了來自杜倫年夜學的研究人員的一項新研究，這些神秘的原因終于被找到了。在美國航空航天局研究人員和多個科學組織的幫忙下，研究小組進行了模擬嘗試，以證實天王星在曩昔可能蒙受了龐大的影響。這不僅詮釋了天王星的極端傾斜和磁場，也詮釋了為什么天王星的外層年夜氣如斯嚴寒。

這項名為“天王星對早期天王星的龐大影響對扭轉、內部布局、碎片和年夜氣侵蝕的影響”的研究比來頒發在《天體物理學》上。這項研究由來自杜倫年夜學計較宇宙學研究所的博士生Jacob Kegerreis帶領，包羅灣區情況研究(BAER)研究所、美國宇航局艾姆斯研究中間、洛斯阿拉莫斯國度嘗試室、笛卡爾嘗試室、華盛頓年夜學和加州年夜學圣克魯斯分校。

對龐大影響的概念圖是年夜約45億年前形當作的衛星。圖片：Joe Tucciarone

研究由科學手藝舉措措施委員會、皇家學會、美國宇航局和洛斯阿拉莫斯國度嘗試室幫助。為了這項研究，研究小組進行了第一次高分辯率的計較機模擬，模擬了與天王星的年夜規模碰撞將若何影響行星演化。天王星在它的一邊扭轉，它的軸線幾乎與太陽系其他所有行星的角度一致。這幾乎可以必定是由龐大的撞擊造當作的，可是我們幾乎不知道這到底是怎么發生的，以及這種暴力事務是若何影響行星。

為了確定龐大的撞擊將若何影響天王星，研究小組進行了一系列光滑粒子水動力學(SPH)模擬，這些模擬在曩昔也被用來模擬導致月球形當作的龐大撞擊。巨星碰撞理論)。研究小組利用一臺高機能的電腦，總共運行了50多個分歧的撞擊場景，看看它是否能重現形當作天王星的前提。最后，模擬成果證實了天王星傾斜的位置是由年夜約40億年前，也就是太陽系形當作時代，與一個龐大的物體(兩到三個地球質量)發生碰撞造當作的。這與先前的一項研究一致，該研究表白，撞擊一顆由巖石和冰組成的年青原行星可能是天王星軸標的目的傾斜的原因。

由觀光者2號拍攝的天王星合當作圖像和由哈勃拍攝的兩個分歧不雅測：一個是光環，一是極光。圖片：NASA/ESA

研究證實最有可能的成果是，年青的天王星與一個質量是地球兩倍(若是不是更年夜的話)的天體發生了災難性碰撞，撞標的目的了它的一側，并導致了我們今天看到的這個行星。此外，這些模擬還回覆了天王星的一個根基問題，這是對先前研究的回應。從素質上講，科學家們想知道天王星在猛烈碰撞后若何連結其年夜氣，這在理論上是會把它的氫氣和氦氣吹失落。

按照研究小組的模擬，這很有可能是因為撞擊對天王星造當作了沖擊。這足以改變天王星的傾斜度，但還不足以消弭其外層年夜氣。此外模擬表白，撞擊可能會將巖石和冰拋入環抱行星的軌道。這可能匯合并當作行星的內部衛星，改變已經存在的環繞天王星軌道的衛星扭轉。

最后，但并非最不主要的是，這些模擬為天王星若何獲得偏疼磁場和它的熱異常供給了可能的詮釋。簡而言之，撞擊可能會在這個地球質量兩倍的天體內部，形當作熔融的冰和不服衡的巖石塊(這就詮釋了它的磁場)。它也可以在行星冰層四周制造出一層薄薄的碎片，這將會困住內部的熱量，這就詮釋了為什么天王星的外層年夜氣會履歷極冷的-216°C(-357°F)。

藝術構思展示了一顆烏拉努斯巨細的系外行星開普勒-421b，它環繞著一顆橙色的K型恒星運行，距離地球約1000光年。圖片：David A. Aguilar (CfA)

除了幫忙天文學家領會天王星，這是太陽系中最鮮為人知的行星之一，這項研究還涉及到對系外行星的研究。到今朝為止，在其他星系中發現的年夜大都行星在巨細和質量上都與天王星半斤八兩。是以，研究人員但愿他們的發現能揭示這些行星的化學當作分，并詮釋它們是若何演化的。如BAER研究所的Luis Teodoro博士和美國美國航天局艾姆斯研究中間以及結合作者之一的論文所述：

所有證據都表白，在行星的形當作過程中，龐大的影響是經常發生的，而且經由過程這種研究，此刻可以更深切地領會它們對潛在可棲身外行星的影響。在將來的幾年里，將有更多的使命打算來研究太陽系外層和龐大的行星。這些研究不僅能幫忙天文學家領會我們的太陽系是若何演化的，還能告訴我們氣態巨星在宜居性方面飾演什么腳色。

博科園-科學科普｜文：Matt Williams｜來自：Universe Today｜參考：達勒姆年夜學，天體物理學

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文章出處：百度知道日報（）