天王星才不是一個沒有故事的同學！「躺著打滾」皆因早年「被撞翻」

天王星是太陽系內最被低估的行星之一。這顆行星長得平平無奇，沒什麼看頭，很多笑話也都拿它開刀。最近，科學家又通過光譜分析證實天王星聞起來像臭雞蛋。根據一項新研究，40億年前天王星曾與一顆質量相當於兩三個地球的原行星發生劇烈相撞。這一災難性事件能夠解釋與天王星有關的大量謎團。

天文學家利用強大的超級計算機對年輕天王星與一顆原行星之間的50多次對撞進行模擬。圖像再現了天王星被撞事件

一項新研究指出，40億年前天王星曾與一顆質量相當於地球兩三倍的原行星發生猛烈對撞。這一重大變故能夠解釋天王星身上的很多謎團，包括這個氣態巨行星大幅傾斜的成因以及衛星的形成。

天王星是太陽系內最被低估的星系之一。這種不被待見並非沒有原因。與其它行星相比，觀測天王星可能是最無聊的，很多笑話也拿它開涮。最近，科學家又通過光譜分析證實天王星聞起來像臭雞蛋。然而，天王星也有很多閃光點。它擁有自己的環系統以及大量令人著迷的衛星，很多衛星都以莎翁劇作中的人物命名。

哈勃望遠鏡2006年拍攝的天王星照片

天王星是太陽系內唯一一顆「躺著」旋轉的行星。天文學家認為這種獨特旋向的成因最有可能植根於太陽系的形成期。40億年前的太陽系是一個異常混亂和暴力的時期，整個行星家族的軌道據信都被災難性的撞擊事件重塑。

天體大對撞能夠從根本上改變一顆行星的特徵。根據一項流行的理論，月球便是一次大撞擊的產物。當時，地球與一顆名為「忒伊亞」，體積相當於火星的天體「撞車」。撞擊產生的碎片不斷凝聚，最後形成了月球。作為地球的伴侶，月球一直影響著我們的星球，例如延緩地球轉速，利用自身引力在地球上形成潮汐。

凱克望遠鏡獲取的天王星兩半球的紅外合成圖像

新研究過程中，科學家利用先進的電腦模擬，分析劇烈撞擊對天王星演化的影響。研究人員認為正是這一次的大對撞造就了我們今天看到的怪異天王星。新研究的具體目標包括：揭開天王星「躺著」旋轉的謎團，為何擁有超低溫大氣層以及為何有大量衛星環繞天王星不同尋常的傾斜軌道面運行。

研究論文主執筆人、杜倫大學計算宇宙學研究所的博士研究員雅各布·科格萊斯指出：「天王星『躺著』旋轉，自轉軸幾乎與太陽系內其它行星的自轉軸呈直角。幾乎可以確定的是，這種特徵由一次猛烈撞擊導致。但整個過程如何發生，又對天王星造成哪些影響，我們知之不多。」

經過處理的天王星圖像，凸顯這顆氣態巨行星的大氣層

研究小組利用一台強大的超級計算機，對年輕天王星與三個撞擊者之間的對撞進行了50多次模擬。三個肇事者的質量分別達到地球的一倍、兩倍和三倍。高解析度模擬結果顯示，天王星可能被一顆質量至少達到地球兩倍的年輕原行星撞擊。這個肇事者主要由岩石和冰構成，某些方面與天王星的多岩核類似。

天王星的真彩色照片，由「旅行者2」號1986年拍攝。「旅行者2」號是迄今為止唯一一顆曾造訪天王星的飛船

此次撞擊力量巨大，足以將天王星「撞彎腰」。模擬結果顯示如果肇事者側向撞擊天王星，天王星能夠保住大部分大氣層，而不是完全吹入太空。在某些假設中，超過90%的大氣倖存。新研究有助於科學家揭開長久以來的一個謎團，即天王星的大氣溫度為何只有零下216攝氏度。一種可能的解釋是，肇事者的碎片在天王星冰層附近形成一個薄殼，阻止天王星核心的熱量轉移到上層大氣層。

1997年哈勃望遠鏡獲取的天王星及其衛星的圖像

電腦模擬結果顯示，年輕天王星與原行星之間的對撞將大量岩石和冰拋入軌道。這些碎片環繞天王星的傾斜軌道平面，通過不斷積聚形成天王星的衛星。此外，這些碎片也可能改變現有衛星的軌道，最終遷移到傾斜軌道面。撞擊產生的碎片還能解釋天王星軸外磁場的怪異特徵。根據這項研究，在這兩個天體相撞過程中，天王星內部融冰和岩石的不均勻分布扭曲了磁場。

「旅行者2」號1999年拍攝的天王星

此項研究能夠幫助天文學家加深對太陽系的認知。天王星與開普勒太空望遠鏡發現的系外行星擁有很多共同特徵。天文學家能夠將新研究獲取的發現應用於系外行星研究，進一步了解這些遙遠世界的大氣層和歷史。研究論文刊登在《天體物理學雜誌》上。

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來源：https://newatlas.com/

翻譯：牛樹軍

責編：Velvet

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