或许天王星也曾有一个巨型环

涨知识 老郝 来源:sciencealert 325浏览 0评论

天王星是太阳系家族中的叛逆者。太阳系里大多数行星的极点或多或少都朝着同一方向。从上方看,它们中的大多数都沿逆时针方向旋转。但是天王星?它的旋转轴相对于其轨道定向为98度,并且沿顺时针方向旋转。

经典解释是,很久以前,有个大家伙把天王星撞歪了。尽管这种情况并非不可能,但相关模型仍有很多漏洞。

不过,不要害怕。马里兰大学的天文学家提出了新的假说,可以巧妙地解决这些问题。不,天王星没有被彗星忽悠瘸,但是可能因某个巨大的环形系统的拉扯导致它向侧面倾斜。

停。毫无疑问,天王星并没有巨大的环。没错。现在,它没有了——与壮丽的土星环相比,它的环微弱而稀疏。

但是,卡西尼号的最新证据表明,可能存在暂时性的短寿命环——因此,在过去的45亿年中,天王星可能拥有更广泛的系统。

海王星和天王星的旋转周期相似,而自转周期的相似性意味着——与木星和土星一样——两个行星诞生的时间点一样。如果您将一个或多个影响放大到足以使天王星向侧面倾斜,那么出现类似的自旋周期的可能性就会大大降低。

天王星的卫星也是一个问题。撞击造成的突然倾斜可能会破坏其卫星系统并使之不稳定,但它的卫星在大小和相对间距上都与伽利略卫星相似(木星的四个大型卫星)。

那些卫星也是冰冷的。按理说,足以使行星倾覆的撞击本应产生足够的热量,蒸发这些卫星上的冰层,使它们裸露出大部分岩石。

根据马里兰大学的天文学家Zeeve Rogoszinski和Douglas Hamilton的说法,如果天王星的环系统足够大,使其像旋转的陀螺一样在其轴上摆动——这种现象称为前旋现象——并且如果该前旋与行星的轨道进动,则天王星就有可能变成今天的样子。

这种协调性的运动被称为共振,在太阳系中发生过几次——通常出现在两个或多个天体的轨道之间。例如,冥王星和海王星具有2:3的轨道共振,这意味着冥王星绕太阳公转两轮,海王星绕轨道运行3周。

行星的进动与其轨道进动之间的共振被称为长期自旋轨道共振,它可以产生较大的轴向倾斜。例如,人们认为这种共振可能导致土星的轴向倾斜大于木星的轴向倾斜。

关于天王星的倾斜,人们已经探索了自旋轨道共振,但是猜测传说中的第九行星引起的共振相关。后因极不可能,最终丢弃。

但是,Rogoszinski和Hamilton提出,大型盘状天体可能更合适。他们用圆盘替代模拟了天王星和海王星,以观察它们如何与行星相互作用。他们发现,附着在行星上的大量物质形成的圆盘,是与实际情况最为相符的模型。

但是,即使它产生了所有模型中最好的结果,它仍然无法完全和实际一致。一百万年的时间里,它仅制造出70度的倾斜。这意味着仍然存在其它因素。

但是,余下的倾斜角度,只需要很小的撞击就能实现,所以可能性大了很多。

研究人员写道:“尽管我们很少能实现大于70度的倾斜,并且无法使倾斜超过90度,但只要有一个地球质量一半的天体,就可以把天王星从70度倾斜撞到98度。这种质量的单次撞击,实现的可能性比原有理论高了约一个数量级。”

当然,目前还都是假说。

这项研究发表在《天体物理学杂志》上。

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