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，天文學家認為這是我們太陽系是如何由氣體和塵埃旋轉圓盤形成的遺跡。大多數(shù)行星也以相同的方向旋轉，它們的極點方向垂直于行星旋轉平面。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側。然后，當?shù)厍蛳鄬τ谶@個“球體”運動時，恒星似乎會升起和落下。當天王星圍繞太陽旋轉和運行時，它的兩極一直指向與這個球體相關的固定點，因此從地球觀察者的角度來看，它似乎在旋轉和擺動。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)大學地球生命科學研究所(ELSI)伊田茂教授領導的一個研究小組，現(xiàn)在已經(jīng)解釋了天王星一系列不同尋常的性質起源。研究表明，在我們太陽系的早期，天王星被一顆質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、組成和其他性質的衛(wèi)星，科學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。科學家預計，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)生的物質保持氣態(tài)時間更長最大的質量體，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。準確地說，天王星質量與天王星“衛(wèi)星”的質量之比，比地球與月球的質量之比大100倍以上，研究模型很好地再現(xiàn)了天王星目前的衛(wèi)星結構。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，這個模型也可以應用于這些行星。

博科園｜研究/來自：密歇根大學

參考期刊《科學》

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