天王星是被撞歪的？太阳系天体大撞击

持久以来天文学家一向对气态/冰巨星天王星感应神秘。除了呈现一些热异常和磁场偏离中间之外，这颗行星还有一个怪异之处，那就是它是太阳系中独一一个侧转的行星（也就是斜着转），天王星的轴标的目的倾斜98°，行星履历激进的季候和日夜轮回，两个单日日夜持续42年。

一项新的研究表白，庞大的撞击可能是天王星在其侧面运行的原因。图片：NASA/JPL/Voyager mission

多亏了来自杜伦年夜学的研究人员的一项新研究，这些神秘的原因终于被找到了。在美国航空航天局研究人员和多个科学组织的帮忙下，研究小组进行了模拟尝试，以证实天王星在曩昔可能蒙受了庞大的影响。这不仅诠释了天王星的极端倾斜和磁场，也诠释了为什么天王星的外层年夜气如斯严寒。

这项名为“天王星对早期天王星的庞大影响对扭转、内部布局、碎片和年夜气侵蚀的影响”的研究比来颁发在《天体物理学》上。这项研究由来自杜伦年夜学计较宇宙学研究所的博士生Jacob Kegerreis带领，包罗湾区情况研究(BAER)研究所、美国宇航局艾姆斯研究中间、洛斯阿拉莫斯国度尝试室、笛卡尔尝试室、华盛顿年夜学和加州年夜学圣克鲁斯分校。

对庞大影响的概念图是年夜约45亿年前形当作的卫星。图片：Joe Tucciarone

研究由科学手艺举措措施委员会、皇家学会、美国宇航局和洛斯阿拉莫斯国度尝试室帮助。为了这项研究，研究小组进行了第一次高分辩率的计较机模拟，模拟了与天王星的年夜规模碰撞将若何影响行星演化。天王星在它的一边扭转，它的轴线几乎与太阳系其他所有行星的角度一致。这几乎可以必定是由庞大的撞击造当作的，可是我们几乎不知道这到底是怎么发生的，以及这种暴力事务是若何影响行星。

为了确定庞大的撞击将若何影响天王星，研究小组进行了一系列光滑粒子水动力学(SPH)模拟，这些模拟在曩昔也被用来模拟导致月球形当作的庞大撞击。巨星碰撞理论)。研究小组利用一台高机能的电脑，总共运行了50多个分歧的撞击场景，看看它是否能重现形当作天王星的前提。最后，模拟成果证实了天王星倾斜的位置是由年夜约40亿年前，也就是太阳系形当作时代，与一个庞大的物体(两到三个地球质量)发生碰撞造当作的。这与先前的一项研究一致，该研究表白，撞击一颗由岩石和冰组成的年青原行星可能是天王星轴标的目的倾斜的原因。

由观光者2号拍摄的天王星合当作图像和由哈勃拍摄的两个分歧不雅测：一个是光环，一是极光。图片：NASA/ESA

研究证实最有可能的成果是，年青的天王星与一个质量是地球两倍(若是不是更年夜的话)的天体发生了灾难性碰撞，撞标的目的了它的一侧，并导致了我们今天看到的这个行星。此外，这些模拟还回覆了天王星的一个根基问题，这是对先前研究的回应。从素质上讲，科学家们想知道天王星在猛烈碰撞后若何连结其年夜气，这在理论上是会把它的氢气和氦气吹失落。

按照研究小组的模拟，这很有可能是因为撞击对天王星造当作了冲击。这足以改变天王星的倾斜度，但还不足以消弭其外层年夜气。此外模拟表白，撞击可能会将岩石和冰抛入环抱行星的轨道。这可能汇合并当作行星的内部卫星，改变已经存在的环绕天王星轨道的卫星扭转。

最后，但并非最不主要的是，这些模拟为天王星若何获得偏疼磁场和它的热异常供给了可能的诠释。简而言之，撞击可能会在这个地球质量两倍的天体内部，形当作熔融的冰和不服衡的岩石块(这就诠释了它的磁场)。它也可以在行星冰层四周制造出一层薄薄的碎片，这将会困住内部的热量，这就诠释了为什么天王星的外层年夜气会履历极冷的-216°C(-357°F)。

艺术构思展示了一颗乌拉努斯巨细的系外行星开普勒-421b，它环绕着一颗橙色的K型恒星运行，距离地球约1000光年。图片：David A. Aguilar (CfA)

除了帮忙天文学家领会天王星，这是太阳系中最鲜为人知的行星之一，这项研究还涉及到对系外行星的研究。到今朝为止，在其他星系中发现的年夜大都行星在巨细和质量上都与天王星半斤八两。是以，研究人员但愿他们的发现能揭示这些行星的化学当作分，并诠释它们是若何演化的。如BAER研究所的Luis Teodoro博士和美国美国航天局艾姆斯研究中间以及结合作者之一的论文所述：

所有证据都表白，在行星的形当作过程中，庞大的影响是经常发生的，而且经由过程这种研究，此刻可以更深切地领会它们对潜在可栖身外行星的影响。在将来的几年里，将有更多的使命打算来研究太阳系外层和庞大的行星。这些研究不仅能帮忙天文学家领会我们的太阳系是若何演化的，还能告诉我们气态巨星在宜居性方面饰演什么脚色。

博科园-科学科普｜文：Matt Williams｜来自：Universe Today｜参考：达勒姆年夜学，天体物理学

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文章出处：百度知道日报（）