日本行星学家得出结论,五颗最大的天王星卫星的轨道位置不正常,可以解释为它们形成在巨大的蒸气云中,该蒸气云是在天然气巨人与另一个行星碰撞后形成的。科学杂志“自然天文学”发表了一篇描述该研究的文章。
天王星是太阳系中唯一绕太阳“侧”旋转的行星:其相对于轨道平面的旋转轴旋转98°。此外,天王星的磁极在每个地球日都会发生变化,与此同时,它们的位置相对于地理极也会移动约60°。
行星学家认为,这是由于天王星在太阳系存在之初就幸免于与其他行星或其大型“芽”的一系列强烈碰撞而幸免。
日本东京工业大学的教授ShigeruIda和他的同事解决了天王星及其五颗最大卫星-米兰达,爱丽儿,泰坦尼亚,奥伯龙和雨伞如何出现的主要谜团之一。
天王星卫星还具有一组独特的属性。特别是它们的轨道与天王星的赤道平行,尽管它们的质量相对较小,但它们自身的旋转距离却异常遥远。
艾达和他的同事指出,由于这些特征,很难解释天王星卫星的存在。一方面,它们几乎不可能与天王星同时出现在同一尘埃和气体云中,因为在这种情况下,其卫星的轨道不会垂直放置,而是平行于太阳系所有行星旋转的平面。
太空冰王国
因此,许多科学家长期以来一直认为,天王星的最大卫星是在同一次碰撞中.出现的,而这一次碰撞又是行星旋转轴的展开。第一次计算这种宇宙灾难的后果的尝试表明,在这种情况下,卫星的位置将比实际位置更靠近天王星。而且,它们将比真正的卫星重得多,并且它们的成分将完全不同-它们具有更多的水和更少的岩石。
艾达和他的同事们找到了摆脱这种情况的出路。天文学家注意到,他们的前辈使用通常用来描述月球出现过程的相同模型来计算这次碰撞的后果。根据普遍的假设,它是在地球和Theia(火星大小的原行星)碰撞之后产生的。
正如日本行星学家指出的那样,这些计算没有考虑到天王星及其所遇到的行星的组成。事实是它们几乎完全由冷冻水和其他挥发性物质组成,这些物质在加热时很容易蒸发。科学家考虑到了这个缺陷,并重新计算了碰撞是如何发生的。
建模显示,由于天王星轨道发生这种大灾难,形成了一个巨大的圆盘,几乎完全由水蒸气组成。最初,太热以至于水分无法凝结并变成冰晶,而冰和冰晶可以从中形成月亮和行星。
因此,甚至在磁盘冷却之前,很大一部分水就消失在外层空间中,米兰达和其他天王星大型卫星的出现也开始于其中。结果,来自蒸汽和尘埃的“甜甜圈”中水的比例显着下降,其质量和密度降至与天王星卫星当前设备兼容的值。
正如科学家建议的那样,以类似的方式,可能会出现海王星的某些卫星,以及大型系外行星的卫星,包括大型水“超地”。