太陽系最為特殊，傾斜度達到98度，最新研究揭示了天王星的怪異起源！

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太陽系冰川巨星天王星的不同尋常屬性長期以來一直困擾著科學(xué)家，太陽系中的所有行星都以同一方向和同一平面圍繞太陽旋轉(zhuǎn)，天文學(xué)家認為這是我們太陽系是如何由氣體和塵埃旋轉(zhuǎn)圓盤形成的遺跡。大多數(shù)行星也以相同的方向旋轉(zhuǎn)，它們的極點方向垂直于行星旋轉(zhuǎn)平面。然而，天王星在所有行星中是獨一無二的，天王星的傾斜度達到98度。

與其考慮恒星散布在各個方向、離地球不同距離的現(xiàn)實情況，不如想象天球更容易理解。要描繪天球是什么，抬頭看看夜空，想象你看到的所有星星，都畫在圍繞太陽系的球體內(nèi)側(cè)。然后，當(dāng)?shù)厍蛳鄬τ谶@個“球體”運動時，恒星似乎會升起和落下。當(dāng)天王星圍繞太陽旋轉(zhuǎn)和運行時，它的兩極一直指向與這個球體相關(guān)的固定點，因此從地球觀察者的角度來看，它似乎在旋轉(zhuǎn)和擺動。天王星也有一個類似土星的光環(huán)系統(tǒng)，以及圍繞其赤道運行的27顆衛(wèi)星。

因此，它們也是相對于黃道面傾斜的。由東京工業(yè)大學(xué)地球生命科學(xué)研究所(ELSI)伊田茂教授領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組，現(xiàn)在已經(jīng)解釋了天王星一系列不同尋常的性質(zhì)起源。研究表明，在我們太陽系的早期，天王星被一顆質(zhì)量大約是地球一到三倍的小冰行星擊中，這顆年輕的行星被掀翻了，留下了它獨特的衛(wèi)星和環(huán)系，成為確鑿的證據(jù)。研究小組在構(gòu)建一種新型的計算機模擬天王星衛(wèi)星圍繞天王星形成的過程中得出了這一結(jié)論。

太陽系中的大多數(shù)行星都有不同大小、軌道、組成和其他性質(zhì)的衛(wèi)星，科學(xué)家們認為這可以幫助解釋它們是如何形成的。有強有力的證據(jù)表明，大約45億年前，當(dāng)一個巖態(tài)火星大小的天體撞擊早期地球時，地球唯一衛(wèi)星月球就形成了。這個想法很好地解釋了地球和月球的組成，以及月球繞地球運行的方式。科學(xué)家預(yù)計，這種大規(guī)模碰撞在早期的太陽系中更為常見；事實上，它們是所有行星被認為是如何形成故事的一部分。

但是天王星一定經(jīng)歷了與地球非常不同的撞擊，僅僅是因為天王星形成的距離太陽要遠得多，由于地球離太陽更近，那里的環(huán)境更熱，所以它主要是由科學(xué)家所說的“非揮發(fā)性”元素組成，這意味著它們不會在正常的地球表面壓力和溫度下形成氣體，因為是由巖石組成的。相比之下，太陽系的最外層行星主要由水和氨等揮發(fā)性元素組成。即使這些是在地球表面溫度和壓力下的氣體或液體，在離太陽很遠的地方，它們也會凍結(jié)成固體冰。

根據(jù)研究，對遙遠冰行星的巨大撞擊將與那些涉及巖石行星的撞擊完全不同，比如科學(xué)家認為形成月球的地球撞擊。因為水冰是在低溫下形成，天王星及其冰塊撞擊產(chǎn)生的碎片在碰撞過程中會大部分蒸發(fā)。在地球形成月球的撞擊中，涉及的巖石材料也可能是如此，但相比之下，這種巖石材料具有非常高的凝結(jié)溫度，這意味著它很快就會凝固，因此由于自身引力月球能夠收集到大量碰撞產(chǎn)生的碎片。

在天王星上，一個巨大的冰面撞擊器能夠傾斜行星，使它有一個快速的自轉(zhuǎn)周期（天王星一天大約17小時，比地球還快），碰撞產(chǎn)生的物質(zhì)保持氣態(tài)時間更長最大的質(zhì)量體，也就是后來的天王星，收集了大部分的剩余物，因此，天王星的衛(wèi)星很小。準(zhǔn)確地說，天王星質(zhì)量與天王星“衛(wèi)星”的質(zhì)量之比，比地球與月球的質(zhì)量之比大100倍以上，研究模型很好地再現(xiàn)了天王星目前的衛(wèi)星結(jié)構(gòu)。這個模型是第一個解釋天王星月球系統(tǒng)形態(tài)的模型，它可能有助于解釋太陽系中其他冰行星的形態(tài)，比如海王星。

除此之外，天文學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)以千計圍繞其他恒星的行星，也就是所謂的系外行星，觀測表明，許多新發(fā)現(xiàn)的行星在系外系中被稱為超級地球，可能主要是由水冰組成，這個模型也可以應(yīng)用于這些行星。

博科園｜研究/來自：密歇根大學(xué)

參考期刊《科學(xué)》

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