为什么天王星和海王星是不同的？
这两个处于太阳系最外层的巨型行星有着相似的质量但他们也同样有着显著的差异。苏黎世大学NCCR PlanetS的研究者们发现了这个长期未知的谜的解释：两个不同的巨行星撞击可能带来完全不同的影响。
图解：NASA/JPL旅行者2号拍摄：左图天王星右图海王星
天王星和海王星是太阳系最外侧的两颗行星。 它们的大小，可能的元素组成以及与太阳之间的远距离，都使得它们十分相似，并且明显不同于类地行星以及巨大的气体行星木星和土星。 “不过，这两个行星之间也存在明显的差异，等待人类找到原因。”Christian Reinhardt说。他和Alice Chau，Joachim Stadel以及Ravit Helled都是苏黎世大学计算研究所工作的PlanetS小组成员，一起研究天王星和海王星。 “例如，天王星及其主要卫星在太阳系平面的倾斜角约97度，并且天王星围绕太阳逆向旋转。” Joachim Stadel解释说。
另外，天王星和海王星的卫星系统也不同。 天王星的主要卫星都处于同一平面的规则轨道上，并且倾斜角与天王星一致，这表明它们类似于地球和月球，从一个碟状天体形成。 相反，海王星最大的卫星海卫一的轨道平面与海王星及其其它行星相较非常倾斜，因此很可能是被行星捕获的外界天体。 最后，它们的热通量和内部结构也可能有很大不同。
相似的形成方式–不同的碰撞
“通常假设这两个行星的形成方式十分相似，” Alice Chau解释道。 这很容易解释它们极其相似的质量、公转轨道与太阳的平均距离以及可能成分。 但是他们的差异从何而来？ 由于撞击在行星系统的形成和早期演化中很普遍，人们设想是一次巨大的撞击导致了这两颗天体分开并各自演化。但是先前的工作要么只调查天王星曾发生的撞击，要么由于碰撞模型计算的极简化而受到限制。
天王星和海王星的形成：来源：Reinhardt & Helled, ICS，苏黎世大学
苏黎世大学科研团队首次用高分辨率计算机模拟两颗行星间不同程度不同形式的碰撞。从非常类似于的撞击前的天王星和海王星开始，他们表明一个相当于1~3个地球质量的物体在这两个行星上的撞击可以解释这种二分法。对于天王星，边缘的轻擦碰撞会使行星倾斜但不会影响其内部结构。
而另一方面，对海王星实行正面撞击会严重影响其内部结构但不会形成磁盘，因此与大型卫星在正常轨道上的运行缺陷相一致。这种会重新混合内部深层结构的碰撞据观测是由更强烈的海王星热流所支持的。“我们清晰地认识到，最初与天王星和海王星相似的形成方式会导致我们观测到的神奇的外行星的属性中的二分法的发生”，Ravit Helled总结到，未来NASA和ESA对这两个星球的研究任务会提供新的更为关键类似情况下的线索，提高我们对太阳系的了解程度，并且让我们更好地理解在这个规模内的外行星。
相关知识
天王星（源自古希腊神话中天空之神乌拉诺斯的拉丁名Ūranus）是太阳系中的第七颗行星。它在太阳系内属于半径排名第三、质量位列第四的行星。天王星与海王星的构成相近，二者的化学成分均不同于木星和土星这类气体巨星。因此，科学家常将天王星和海王星划分为“冰巨星”，以此区分于气体巨星。天王星的大气主要由氢和氦构成，这一点与木星和土星相似，不过它还包含更多“冰”，如水、氨以及甲烷，并且含有其他可检测到的碳氢化合物。它是太阳系中最寒冷的大气行星，其最低温度仅为49 K（约-224°C或-371°F），并且有着复杂的云层体系，其中水位于较低的云层，而最高的云层则由甲烷组成。天王星的内部结构主要由冰和岩石构成。
海王星是太阳系八大行星中距太阳最远的行星。在太阳系中，它是直径第四大、质量第三大巨型行星。海王星的质量约是地球的17倍，比其近乎双生的天王星还要大。海王星的体积虽比天王星小，但由于海王星密度较大，其的质量更大，也因此会引起更大的重力压缩。海王星绕太阳公转一次为164.8年，平均距离为30.1 au（45亿公里; 28亿英里）。它以罗马海神命名，天文学符号为♆，即海神的三叉戟。
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