重大發現！日本天文學家揭秘天王星怪象

2023-04-01 11:16:01

天王星奇怪的旋轉軸及其衛星和光環的不尋常屬性可能是由很久以前冰巨人的撞擊造成的。

天王星，一顆巨大的冰行星，長期以來因其奇怪的性質一直困擾著科學家。太陽系中的所有行星都圍繞太陽在同一平面上同向旋轉。天文學家認為這是由氣體和星際塵埃組成的旋轉星系盤形成我們太陽系的遺產。太陽系中的大多數行星也向同一個方向旋轉，它們的磁極垂直於它們的旋轉平面。然而，與其他行星不同，天王星的旋轉平面傾斜98度。

星形環方向

天王星以不同於太陽系其他行星的方式傾斜。它的衛星和光環也是以這種方式傾斜的，這意味著它們是在巨大的變化中形成的。在其早期歷史中，正是這種巨大的變化導致了它們以這種方式傾斜。

看著天球似乎更容易理解，而不是去想恆星分散在宇宙中不同的方向和距離的事實。為了描述什麼是天球，在夜晚空時向上看，想像所有可見的恆星都噴在圍繞太陽系的球體的內表面上。恆星似乎隨著地球和球體的相對運動而升降。因為天王星繞著它自己的軸旋轉，圍繞著太陽系旋轉，它使它的行星磁極面對一些相對於天球靜止的點，所以從地球觀察者的角度來看，它似乎在滾動和晃動。天王星也有一個環狀系統，就像土星一樣，由多達27顆圍繞著行星赤道旋轉的衛星組成，所以它們也是傾斜的。由華東理工大學ELSI(外星生命科學機構)的Shigeru Ida教授領導的團隊似乎已經成功解釋了天王星這些不尋常的屬性來自哪裡。

他們的研究表明，在早期的太陽系中，天王星被一顆小行星(大約是地球質量的3倍)撞擊，從而導致這顆年輕的行星傾斜，留下了它奇怪的衛星和環形系統，就像一支「冒煙的槍」。

該團隊在模擬圍繞冰行星的衛星形成時得出了這個結論。太陽系中的大多數行星都有衛星，它們有不同的大小、軌道、成分和其他特徵。科學家相信，這些信息將有效地幫助他們解釋衛星是如何形成的。迄今發現的有力證據指出，月球是地球上唯一的衛星，它是在45億年前一個接近火星大小的天體撞擊地球後形成的。這個理論為地球和月球的組成以及月球圍繞地球的公轉提供了合理的解釋。

科學家還推測，這種巨大的撞擊在早期太陽系非常普遍，是所有行星形成的一個組成部分。然而，這並不意味著每個星球都有相同的「命運」。例如，天王星，太陽系中的另一顆行星，肯定與地球有著完全不同的碰撞經歷，導致它的形成離太陽更遠。

因為地球是在比天王星更靠近太陽、溫度更高的環境中形成的，所以地球主要由科學家所說的「非揮發性」元素組成。這些元素在正常表面壓力和溫度下不會形成氣體，而是以巖石的形式存在。相反，最外層的行星是由「揮發性」元素組成的，例如水和氨。儘管這些元素在接近地球表面的溫度和壓力下會以氣體或液體的形式出現，但在遠離太陽的最外層軌道上，它們在低溫下會凍結成固態冰。

根據阿達教授和他的同事的研究，對遙遠的冰行星的猛烈撞擊與對巖石行星的撞擊完全不同，比如科學家們認為形成了月球的撞擊。由於水冰形成的低溫，天王星的大部分碎片及其冰碎片將在碰撞中蒸發。這個理論也可能適用於與形成月球的碰撞有關的巖石材料，但事實上，相反，這種巖石材料具有非常高的凝結溫度，這意味著它將迅速凝固，因此月球可以收集由於自身重力碰撞產生的大量碎片。就天王星而言，一個巨大的冰撞擊物可以使行星傾斜，使它的自傳周期非常短(天王星的「一天」現在約為17小時，甚至比地球的「一天」還要短)，碰撞產生的剩餘物質將以氣態形式存在很長時間。質量最高的個體，後來的天王星，吸收了大部分剩餘物質，所以天王星現在有非常小的衛星。準確地說，天王星與其衛星的質量比是地球與月球質量比的100多倍。阿達和他同事的模型完美地代表了天王星衛星系統的結構。