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法國南特——咚,咚。這不是笑話的開頭,而是天王星坎坷的歷史。新的研究表明,這顆巨大的行星可能在其早期歷史中遭受了兩次巨大的撞擊,這可以解釋其極端而神秘的軸向傾斜。
天王星幾乎是側躺著執行的;其自轉軸相對於垂直於軌道平面的普通直立方向傾斜了 98 度。許多行星科學家試圖透過援引數十億年前的一次巨大撞擊來解釋這種奇怪的傾斜。但是,這顆巨大的行星有一個衛星系統圍繞其赤道執行,這種撞擊會破壞該系統。
法國尼斯蔚藍海岸天文臺的亞歷山德羅·莫比德利週四在美國天文學會行星科學部和歐洲行星科學大會的聯席會議上報告說:“如果天王星突然傾斜,衛星將保持從北極到南極的運動方式,並且根本不會是赤道的。”[在此處閱讀更多來自會議的行星新聞。]
但是,如果傾斜是一個更漸進的過程,不是由一次巨大的撞擊引起的,而是由兩次略小的碰撞引起的呢?模擬顯示,兩次撞擊機制似乎解決了這個問題,使天王星側向傾倒,並使其能夠發展出赤道軌道衛星,莫比德利說。
關鍵是撞擊必須發生得很早,在天王星的衛星從包圍行星的氣體和塵埃盤中凝聚之前。該圓盤,加上碰撞激起的碎片,將在行星周圍遷移,形成一個薄的赤道盤,從而產生了天王星的五顆大型衛星。
在模擬中,同樣的赤道遷移也適用於單次撞擊傾斜情景,但該情景有一個重要且具有決定性意義的警告:衛星的軌道方向錯誤,與天王星的自轉方向相反。莫比德利說:“如果你一次性傾斜天王星,你會在赤道上產生規則的衛星,但它們都將是逆行的,而衛星實際上是順行的。”
天王星使其衛星保持在正確位置、以正確方向移動的唯一方法是遭受多次巨大撞擊。莫比德利說:“如果我們是對的,天王星至少被大約地球質量的大型物體撞擊過兩次。”他指出,海王星的傾斜度雖然只有天王星的三分之一左右,但也最好用一次巨大的撞擊來解釋。
科羅拉多州博爾德市西南研究所的哈爾·萊維森說:“他用巨型撞擊假說解決了這個問題。”“我一直擔心這個問題。”但是,萊維森指出,“這並不意味著巨型撞擊假說是正確的。”還有其他幾種方法可以改變行星的傾斜度或傾角,包括潮汐力和行星自轉與其軌道之間的共振。
但是,如果天王星確實遭受了兩次大型碰撞,海王星也吸收了一次,那將表明大規模撞擊在塑造巨行星方面發揮了重要作用。考慮到氣體巨星是透過掃除較小的星子而增長的傳統觀點,這將是一個驚喜。莫比德利說:“對於巨行星的形成來說,這是一個非常規的場景,但我認為天王星和海王星的傾角指向了這個方向。”