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『普通』主题: 它是人类用望远镜发现的第一颗行星这颗天蓝色的冰质巨

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财友r4oi2403查看TA的论坛文集发表日期:2018-07-10 16:05:26

头衔:社区新秀积分:205 关注加为好友 引用 评分 只看该作者



天王星很特别。

旅行者2号探测器于1986年拍摄的天王星。图片来源:NASA网站

它是人类用望远镜发现的第一颗行星。这颗天蓝色的冰质巨行星,个头足有地球的4倍,质量则是地球的大约15倍。从内向外数,它在太阳系8颗行星里排名第7。虽然不是离太阳最远的,气温却是行星里最低的。

更特别的是,它几乎躺在轨道上转动。

太阳系的每一颗行星,自转轴和公转轴的方向,多少都会有所差异。在地球上,这两个方向的夹角大约是23.4°。正是因为存在这一夹角,地球上才出现了春夏秋冬这样的季节变换。

其他行星也有夹角,一般也就是二三十度,甚至更小。天王星的这一夹角,却达到了大???97.8°。换句话说,它就像一个熊孩子,一边绕着太阳转圈,一边躺在地上打滚耍赖。

不用怀疑,照片并没有被旋转90度。

为什么天王星会这么熊?或者说,为啥它的倾角会有这么大呢?

天文学家很早就猜想,天王星曾经遭受过严重的撞击。这场撞击不仅造成了这么大的转轴倾角,产生的碎片还形成了它的光环和5颗较大的卫星。不过猜想归猜想,我们很难找到切实的证据,因为天王星是一颗冰巨行星。

在地球上,我们可以在地层中探寻地球成长的历史,可以在地表发现巨大的陨石坑,证明恐龙的灭绝可能归咎于小行星的撞击。可是,对于一颗冰行星来说,不存在地层能够保留任何地质上的证据。或许它的卫星上会留下痕迹,但天王星距离地球太过遥远,除了旅行者2号在1986年飞掠过它们打量过几眼之外,人类目前还没??向那里再派遣探测器的打算。

天文学家模拟了天王星遭受撞击的情景,发现这样的撞击能够解释它的诸多异常。左上角是模拟中的时间,H代表小时。视频来源: Jacob Kegerreis/杜伦大学

还好,科学家有一种研究工具,叫做“模拟”。就像奇异博士用时间宝石一遍一遍地预演未来,寻找战胜灭霸的唯一方法一样,科学家也可以用计算机一遍一遍地模拟天王星遭受撞击的过程,试试看能不能得到与实际情况吻合的结果。

英国杜伦大学的天文学家,在高性能超级计算机上运行了高精度模拟,预演了不同情况下天王星遭受撞击的后果。幸运的是,他们只进行了50多次模拟便得到了理想的结果,不用像奇异博士那样看遍14000605种结局。

主导这项研究的科学家雅各布·凯格瑞斯(Jacob Kegerreis)介绍说,他们的模拟显示,如果在大约40亿年前,一颗两倍于地球质量的天体以某个特定的角度擦着边缘撞上来的话,就足以把天王星本来正常的自转轴撞歪成现在的样子,还能让天王星保留住它的大部分大气层。

日本的昴星团望远镜所拍摄的天王星的环和两颗卫星。图片来源:NASA网站

此外,天王星的光环和一些卫星也可能形成于这次撞击。模拟显示,原本在行星内部的一些岩石和冰会在这场撞击中抛飞出去,在天王星周围绕着它旋转。它们会慢慢聚集在一起,形成光环和几颗主要的卫星。

不过,这毕竟仅仅是模拟的结果,除非未来真的在天王星的卫星上找到证据,我们没办法就这么把天王星的“熊”归因于一次撞击。毕竟,我们并没有时间宝石,无法回到40亿年前,亲眼见证天王星被撞的过程。


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