天王星奇怪的傾斜也許是一顆消失已久的衛星造成的
向一側傾斜的天王星，科學家不知道是什麽原因造成的
圖源：X-射線 美國國家航空暨太空總署/CXO/倫敦大學//W. Dunn et al; Optical: W.M. Keck 天文台)
天王星相當奇怪，其中最奇怪的事情之一是它的傾斜程度。
天王星傾斜角度是98°，是太陽系中傾斜角度最大的行星，這意味著它幾乎以完全垂直於軌域的方向旋轉。長期以來天文學家一直懷疑是天王星形成初期的一系列大的撞擊造成了它的翻轉，但新的研究指向一個更溫和的成因：天王星的一個衛星逃逸了。
除了天王星，太陽系中的所有行星沿軌域方向的傾斜角度都不超過30°。整個天王星系統都翻轉到了一側，這在影響到了它的自轉同時也影響到了它的星環和衛星，導致這些星環和衛星也以垂直於天王星繞太陽運動軌域的角度轉動。
相比與它臨近的冰巨星-海王星，天王星的傾斜顯得更古怪，兩者擁有相似的形成歷史，海王星的傾斜程度卻很正常。所以天王星發生了什麽呢？
長期以來天文學家懷疑在天王星形成時至少有一次大撞擊發生，這很容易想象：當天王星還處於原始行星階段時，正確的時間正確的撞擊將產生足夠多的能量使它翻轉，在形成它的行星和衛星系統前它已無力再翻轉回來。
科學家有一些證據可以支撐這一觀點。形成初期的太陽系是一個相當混亂的地方，大量的巨石塊到處亂撞。相比天王星，海王星表現出了些微的不同，例如海王星不同的溫度和擁有不同特征的衛星（海王星變的更大）表明兩顆行星在它們形成初期的某個時刻經歷了不同的狀況。
最不幸的行星
但這種撞擊假說也有缺點。
早期太陽系中，不止有一塊巨石在其中呼嘯穿行尋找一個不幸的目標，存在很多這樣的巨石。所有的行星中，特別是外圍的行星，可能在它們形成期間遭受過很多次撞擊。甚至接近中心的行星也未能幸免，地球曾經被一個火星大小的小行星撞擊，形成了月球。
所以如果天王星被撞到甚至翻轉過來的程度，為什麽其他的行星沒出現這種情況呢？木星和土星最終還形成了厚厚的瓦斯雲，假以時日，這可能會使它們不再傾斜。但海王星和天王星的歷史相同，且盡管這兩個冰巨星有小小的差異但他們極其相似：他們有相似的大氣層，都有混亂的磁場、相似的大小、品質和旋轉速率。
我們陷入了左右為難的境地。或授權憐的天王星極其不幸——有一些模擬支持正確的撞擊可以使它整個傾斜的推測，但這種純粹的運氣並不能讓天文學家滿意，在認可它之前，我們應該窮盡其他可能。
一個科學團隊在其新發表的論文中提出或許答案與撞擊無關，而與天王星的衛星有關。該論文發表在【天文與天體物理學】雜誌上，其預印刊物釋出在arXiv.org網站上。
旅行者2號於1986年1月14日拍攝的一張天王星圖片（圖源：NASA/JPL）
失蹤的孩子
早期太陽系並不像今天看到的這個樣子。那時巨行星更容易形成並且更靠近太陽。隨時間推移，他們之間的相互影響和外側物質的脫離，使天王星和海王星移至最遠的地方。（事實上，一些太陽系模型甚至預測了第五顆超大品質行星的存在，不過它在這次遷移期間被驅逐出了太陽系）。
每個大行星的形成都伴隨著一系列衛星，這些衛星又隨行星遷移而重新排列。隨著一切復雜的重力動力學進行，一些行星失去了衛星，另外一些則得到了新的衛星。
所以天王星能形成並快速捕捉到一個大品質衛星。如果衛星足夠大，它就能開始玩自傳的遊戲。
天王星一開始可能只有一個隨機但很小的傾斜，隨著時間推移，這種傾斜將繼續擴大，天文學家稱之為傾斜自轉。行星像一個巨大的陀螺一樣進行擺動自轉（地球也是）。通常這種行星的傾斜自轉對其衛星不會產生什麽影響，但衛星有可能被釘選在它的共振模式中，即衛星的自轉時長與其軌域相適配。
這種共振使得衛星的重力能夠輕微的牽動行星，加大它的傾斜程度。像一根無形的繩子寄在行星頂部，經過數百萬年的時間，行星的傾斜程度變得越來越大，隨時間推移，衛星的軌域將逐漸靠近行星。
研究人員發現如果天王星曾有一個足夠大的衛星，它在幾百萬年內能夠把它的傾斜角度拉回超過80°。要完成這個工作，需要衛星撞擊天王星，把它的傾斜角度釘選在這個值。
這種預測可以解釋為什麽天王星如此獨特：它有一個足夠大的衛星，這是很常見的，然後進入了共振模式-這並不常見，我們應該期待同樣的情況也發生在海王星上，然後一切就從這裏開始了。
BY:Paul Sutter
FY: 雜七八糟嘿
如有相關內容侵權，請在作品釋出後聯系作者刪除
轉載還請取得授權，並註意保持完整性和註明出處
