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法国南特——咚,咚。这不是笑话的开头,而是天王星坎坷的历史。新的研究表明,这颗巨大的行星可能在其早期历史中遭受了两次巨大的撞击,这可以解释其极端而神秘的轴向倾斜。
天王星几乎是侧躺着运行的;其自转轴相对于垂直于轨道平面的普通直立方向倾斜了 98 度。许多行星科学家试图通过援引数十亿年前的一次巨大撞击来解释这种奇怪的倾斜。但是,这颗巨大的行星有一个卫星系统围绕其赤道运行,这种撞击会破坏该系统。
法国尼斯蔚蓝海岸天文台的亚历山德罗·莫比德利周四在美国天文学会行星科学部和欧洲行星科学大会的联席会议上报告说:“如果天王星突然倾斜,卫星将保持从北极到南极的运动方式,并且根本不会是赤道的。”[在此处阅读更多来自会议的行星新闻。]
但是,如果倾斜是一个更渐进的过程,不是由一次巨大的撞击引起的,而是由两次略小的碰撞引起的呢?模拟显示,两次撞击机制似乎解决了这个问题,使天王星侧向倾倒,并使其能够发展出赤道轨道卫星,莫比德利说。
关键是撞击必须发生得很早,在天王星的卫星从包围行星的气体和尘埃盘中凝聚之前。该圆盘,加上碰撞激起的碎片,将在行星周围迁移,形成一个薄的赤道盘,从而产生了天王星的五颗大型卫星。
在模拟中,同样的赤道迁移也适用于单次撞击倾斜情景,但该情景有一个重要且具有决定性意义的警告:卫星的轨道方向错误,与天王星的自转方向相反。莫比德利说:“如果你一次性倾斜天王星,你会在赤道上产生规则的卫星,但它们都将是逆行的,而卫星实际上是顺行的。”
天王星使其卫星保持在正确位置、以正确方向移动的唯一方法是遭受多次巨大撞击。莫比德利说:“如果我们是对的,天王星至少被大约地球质量的大型物体撞击过两次。”他指出,海王星的倾斜度虽然只有天王星的三分之一左右,但也最好用一次巨大的撞击来解释。
科罗拉多州博尔德市西南研究所的哈尔·莱维森说:“他用巨型撞击假说解决了这个问题。”“我一直担心这个问题。”但是,莱维森指出,“这并不意味着巨型撞击假说是正确的。”还有其他几种方法可以改变行星的倾斜度或倾角,包括潮汐力和行星自转与其轨道之间的共振。
但是,如果天王星确实遭受了两次大型碰撞,海王星也吸收了一次,那将表明大规模撞击在塑造巨行星方面发挥了重要作用。考虑到气体巨星是通过扫除较小的星子而增长的传统观点,这将是一个惊喜。莫比德利说:“对于巨行星的形成来说,这是一个非常规的场景,但我认为天王星和海王星的倾角指向了这个方向。”