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水冰 太陽(yáng)系最特殊，傾斜度達(dá)到98度，最新揭示了天王星的怪異起源

?太陽(yáng)系冰川巨星天王星的不同尋常屬性長(zhǎng)期以來(lái)一直困擾著科學(xué)家，太陽(yáng)系中的所有行星都以同一方向和同一平面圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，天文學(xué)家認(rèn)為這是我們太陽(yáng)系是如何由氣體和塵埃旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)形成的遺跡。大多數(shù)行星也以相同的方向旋轉(zhuǎn)，它們的極點(diǎn)方向垂直于行星旋轉(zhuǎn)平面。然而，天王星在所有行星中是獨(dú)一無(wú)二的，天王星的傾斜度達(dá)到98度。



水冰 太陽(yáng)系最特殊，傾斜度達(dá)到98度，最新揭示了天王星的怪異起源
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與其考慮恒星散布在各個(gè)方向、離地球不同距離的現(xiàn)實(shí)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(huà)在圍繞太陽(yáng)系的球體內(nèi)側(cè)。然后，當(dāng)?shù)厍蛳鄬?duì)于這個(gè)“球體”運(yùn)動(dòng)時(shí)，恒星似乎會(huì)升起和落下。當(dāng)天王星圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)和運(yùn)行時(shí)，它的兩極一直指向與這個(gè)球體相關(guān)的固定點(diǎn)，因此從地球觀察者的角度來(lái)看，它似乎在旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)。天王星也有一個(gè)類(lèi)似土星的光環(huán)系統(tǒng)，以及圍繞其赤道運(yùn)行的27顆衛(wèi)星。



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因此，它們也是相對(duì)于黃道面傾斜的。由東京工業(yè)大學(xué)地球生命科學(xué)研究所(ELSI)伊田茂教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)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(zhì)起源。研究表明，在我們太陽(yáng)系的早期，天王星被一顆質(zhì)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(dú)特的衛(wèi)星和環(huán)系，成為確鑿的證據(jù)。研究小組在構(gòu)建一種新型的計(jì)算機(jī)模擬天王星衛(wèi)星圍繞天王星形成的過(guò)程中得出了這一結(jié)論。



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太陽(yáng)系中的大多數(shù)行星都有不同大小、軌道、組成和其他性質(zhì)的衛(wèi)星，科學(xué)家們認(rèn)為這可以幫助解釋它們是如何形成的。有強(qiáng)有力的證據(jù)表明，大約45億年前，當(dāng)一個(gè)巖態(tài)火星大小的天體撞擊早期地球時(shí)，地球唯一衛(wèi)星月球就形成了。這個(gè)想法很好地解釋了地球和月球的組成，以及月球繞地球運(yùn)行的方式。科學(xué)家預(yù)計(jì)，這種大規(guī)模碰撞在早期的太陽(yáng)系中更為常見(jiàn)；事實(shí)上，它們是所有行星被認(rèn)為是如何形成故事的一部分。



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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?yàn)樘焱跣切纬傻木嚯x太陽(yáng)要遠(yuǎn)得多，由于地球離太陽(yáng)更近，那里的環(huán)境更熱，所以它主要是由科學(xué)家所說(shuō)的“非揮發(fā)性”元素組成，這意味著它們不會(huì)在正常的地球表面壓力和溫度下形成氣體，因?yàn)槭怯蓭r石組成的。相比之下，太陽(yáng)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(yáng)很遠(yuǎn)的地方，它們也會(huì)凍結(jié)成固體冰。



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根據(jù)研究，對(duì)遙遠(yuǎn)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(xué)家認(rèn)為形成月球的地球撞擊。因?yàn)樗窃诘蜏叵滦纬桑焱跣羌捌浔鶋K撞擊產(chǎn)生的碎片在碰撞過(guò)程中會(huì)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(jié)溫度，這意味著它很快就會(huì)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。



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在天王星上，一個(gè)巨大的冰面撞擊器能夠傾斜行星，使它有一個(gè)快速的自轉(zhuǎn)周期（天王星一天大約17小時(shí)，比地球還快），碰撞產(chǎn)生的物質(zhì)保持氣態(tài)時(shí)間更長(zhǎng)最大的質(zhì)量體，也就是后來(lái)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(zhǔn)確地說(shuō)，天王星質(zhì)量與天王星“衛(wèi)星”的質(zhì)量之比，比地球與月球的質(zhì)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(jié)構(gòu)。這個(gè)模型是第一個(gè)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(yáng)系中其他冰行星的形態(tài)，比如海王星。



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除此之外，天文學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)以千計(jì)圍繞其他恒星的行星，也就是所謂的系外行星，觀測(cè)表明，許多新發(fā)現(xiàn)的行星在系外系中被稱(chēng)為超級(jí)地球，可能主要是由水冰組成，這個(gè)模型也可以應(yīng)用于這些行星。

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