天文学家揭示“灾难性”碰撞形天王星的演化

新的研究表明，天王星被大约两倍于地球大小的巨大物体撞击，导致地球倾斜，并可以解释其冰冻温度。

达勒姆大学（Durham University）的天文学家带领一个国际专家小组，调查天王星是如何向其倾斜的，以及巨大的冲击将对地球的演变产生什么影响。

该团队对与冰巨人发生的各种大规模碰撞进行了首次高分辨率计算机模拟，以试图弄清楚地球是如何演化的。

这项研究证实了先前的一项研究，即天王星的倾斜位置是由于与一个巨大物体的碰撞引起的，该物体很可能是大约40亿年前太阳系形成期间与岩石和冰构成的年轻原行星的碰撞。

天王星与天王星的碰撞，是一个两倍于地球大小的大质量物体，引起地球异常旋转，这是通过使用超过一千万个粒子（由其内部能量着色）进行的高分辨率模拟得出的。雅各布·凯格里斯/杜伦大学

模拟还表明，撞击器产生的碎片可能在行星冰层边缘附近形成薄壳，并捕获天王星核心散发的热量。研究人员说，内部热量的滞留可能部分解释了天王星对行星大气的极低温度（-216摄氏度，-357华氏度）。

研究结果发表在《天体物理学杂志》上。

巨大的影响

达勒姆大学计算宇宙学研究所首席研究员Jacob Kegerreis博士说：天王星在其一侧旋转，其轴线几乎与太阳系中所有其他行星的轴线成直角。几乎可以肯定，这是由巨大的冲击造成的，但是我们对这实际上是如何发生的以及这种暴力事件如何影响地球知之甚少。

“我们使用一台高性能超级计算机运行了50多种不同的影响场景，以查看是否可以重塑塑造地球演化的条件。

“我们的发现证实，最有可能的结果是，年轻的天王星与大质量两倍于地球的物体发生了灾难性碰撞（如果不是更大的话），将其撞到一边，并在过程中引发了有助于创造行星的事件我们今天看到。”

用凯克望远镜自适应光学系统获得的2004年天王星两个半球的红外合成图像。威斯康星大学麦迪逊分校的劳伦斯·斯洛莫夫斯基（Lawrence Sromovsky）凯克天文台。

当天王星可能发生猛烈的碰撞而将其送入太空时，天王星如何保持大气层一直存在一个问号。

根据模拟，这很可能可以通过撞击物体撞击地球上的掠食来解释。碰撞足够强烈，足以影响天王星的倾斜，但行星能够保留其大部分大气。

圆环和月亮

这项研究还可以帮助解释天王星环和卫星的形成，而模拟结果表明，这种撞击可能将岩石和冰块抛入行星周围的轨道。然后，这些岩石和冰可能凝结在一起，形成了行星的内部卫星，并可能改变了已经在天王星轨道上运行的任何已有卫星的旋转。

模拟表明，这种撞击可能在行星内部产生了融化的冰和倾斜的岩石块。这可能有助于解释天王星的倾斜磁场和偏心磁场。

天王星与系外行星最常见的类型相似-在我们太阳系之外发现的行星-研究人员希望它们的发现将有助于解释这些行星如何演化并更多地了解其化学成分。

BAERI / NASA艾姆斯研究中心的合著者Luis Teodoro博士说：“所有证据都表明，巨大的撞击在行星形成过程中经常发生，并且通过这种研究，我们现在正在进一步了解它们对潜在宜居系外行星的影响。”

该研究由科学技术设施委员会，皇家学会，美国国家航空航天局和洛斯阿拉莫斯国家实验室资助。

出版物：J. A. Kegerreis等人，“旋转，内部结构，碎片和大气侵蚀对天王星的巨大影响的后果”，ApJ，2018年； doi：10.3847 / 1538-4357 / aac725