“天王星成“怪咖”，“推手”竟是冰天体”

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科技日报实习记者在紫月

如果在操场上锻炼的时候，有人抬起头触摸地面，前面“躺着磨磨蹭蹭”，你一定会感到奇怪。 在太阳系这个大“操场”上，有天王星这种“奇怪的咖啡”。

太阳系的8大行星中，7个“兄弟”的公转平面很近，公转方向一致。 它们大部分也向同一方向自转，其北极方向大致垂直于公转平面。 但是天王星的自转轴倾斜98度，在公转平面上“躺着”旋转。 因此，在公转周期为84年的天王星上，南北半球经历了连续42年的漫长昼夜或极夜。

是什么造成了天王星这样奇怪的运行状态？ 最近，由日本工业大学井田茂教授领导的研究将查明原因。 研究表明，太阳系初期巨大的“冰”撞击天王星，使天王星“倾复”。 这个“冰块”的质量相当于地球的1~3倍。

这项研究成果已经发表在《自然天文学》杂志上。

天体撞击理论完全是原始模型

天王星距离地球很远，其探测历史不过几十年，但其“奇怪的行为”深深地吸引着无数学者的眼球。

关于天王星“奇特行为”的原因，碰撞学说粉丝众多”南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇在接受科技日报记者采访时表示，太阳系早期各行星的公转、自转方向必须大致相同。 现在天王星自转轴的偏转程度这么大，其卫星也在同一立场上偏移，所以容易被认为是天体撞击造成的。 天王星的卫星也应该因撞击事件发生，撞击体的质量很大。

天王星的体积和质量在太阳系8大行星中排第三和第四，能把这个“大块”打翻的对象也必然不是“小个子”。 何况天王星总是自转的。 就像翻高速旋转的陀螺一样，更难。

以前有学者推断碰撞体可能和地球一样大。 因此，学术界有以地球为导出原型的岩质碰撞体碰撞学说。 但是，许多现象仍然没有得到满意的解释。

井田茂先生说，以前的碰撞模型经常制造尺寸比现有天王星卫星系统小一个数量级、质量大两个数量级的紧凑磁盘结构。

周礼勇进一步解释说，如果岩质撞击体撞击天王星，一些物质将嵌入天王星的岩质核，天王星的质量将增加。 此外，由于撞击体在激烈撞击过程中“散开”，大量碎片飞散，有可能在天王星周围形成“碎屑盘”，成岩卫星孕育了很长一段时间。

但是，现实中的天王星卫星大多由冰物质构成，与岩质碰撞体理论推测的结构相差甚远。

为了弥补以往模型的各种不完善之处，井田茂团队提出了冰质碰撞体碰撞的理论。 由于碰撞时的温度上升，冰质物质会挥发。 距离天王星比较近的气体受到束缚，很可能成为天王星大气中的一部分。 碰撞瞬间，“逃逸”到远方的气体并没有马上受到束缚，而是扩散到目前我们观测到的卫星位置，温度冷却，形成冰质卫星。

“这个模型很符合天王星及其卫星系统的现状。 ”周礼勇总结。

“这个模型是解释天王星卫星系统结构的第一个模型，可能有助于解释海王星等太阳系其他冷行星的结构。 ”。 井田茂表示，除此之外，天文学家还发现了1000万冰质系外行星，该模型也有可能同样适用。

用于“扭曲”轴或奇怪磁场的“共犯”

碰撞对天王星有那些影响吗？ 周礼勇说天王星奇怪的磁场可能是碰撞事件留下的“后遗症”。

在太阳系中，大部分行星有磁场，有强也有弱，但大部分都是以眼睛的旋转轴为中心形成的。 因此，行星上的磁极和地理极不重合，有磁偏角，但一般来说差不多。 例如，我国各地的磁偏角略有不同，最多约6度，通常为2-3度。

但是，天王星的磁场和自转方向并不接近。 天王星的磁场不是几何学的中心，呈现出极不对称的“歪斜”状态。 在南半球表面，磁场强度小于0.1高斯，但在北半球高达1.1高斯。 20世纪80年代，旅行者2号发现天王星的磁场有多个极，磁偏角大约为50度。 按照地球这样的行星常见的法则，天王星简直是“特立独行”。

“发电机理论是行星磁场形成机制的主流学说之一。 ”周礼勇解释说，电磁之间有感应，磁现象多来源于电荷的定向运动。 行星内部存在导电流体，通过自转，流体向同一方向流动，形成磁场。

以地球为例，地球深处高温高压的物理环境会电离地核中的铁、镍等原子，释放出具有足够动能的电子。 由于地球自转，内部的导电性流体循环流动，发生电荷的定向运动，产生地磁。 因此，自转较慢的行星的磁场，水星和金星等的磁场较弱的情况也很多。

因为，行星磁场的方向一般沿着自转轴的方向。 因为天王星奇怪的磁场很可能与“扭曲”的自行车轴有关。 周礼勇说。