蘇黎世大學、蘇黎世聯(lián)邦理工學院和NCCR行星的天體物理學家展示了天王星冰冷的衛(wèi)星是如何誕生的。

他們的研究結(jié)果表明，宇宙中可能存在的宜居星球比之前想象的要多得多。在盧加諾的瑞士國家超級計算中心(CSCS)進行了空前復雜的計算機模擬。太陽系有許多月球-行星系統(tǒng)：地球、火星、木星、土星、海王星和天王星都有自然衛(wèi)星。但是，即使在圍繞其他恒星運行的系外行星周圍，衛(wèi)星也很常見嗎？

博科園-科學科普：蘇黎世聯(lián)邦理工大學(University of Zurich)與蘇黎世聯(lián)邦理工學院(University of Zurich)的高級研究員朱迪斯?許拉吉(Judit Szulagyi)表示：這是當今天文學中一個耐人尋味的問題，目前還難以回答。2018年10月一個美國組織宣布了第一個外太空候選人的歷史性發(fā)現(xiàn)，但該系統(tǒng)的確認仍在進行中。研究成果發(fā)表在《天體物理學雜志》上，蘇黎世大學的朱蒂特·薩烏拉吉和她的同事馬爾科·奇利巴西和盧西奧·邁耶在解開外星生命可能有多少以及它們是什么樣子的謎團上又邁進了一步。

研究人員關(guān)注的是天王星和海王星這兩個冰巨星，質(zhì)量幾乎是地球的20倍，但比木星和土星小得多。天王星有五個主要的衛(wèi)星系統(tǒng)。海王星，另一方面，只有一個主要的，非常重的衛(wèi)星Triton。有趣的是，這兩顆非常相似的行星有著完全不同的衛(wèi)星系統(tǒng)，這表明它們的形成歷史非常不同。天體物理學家們認為，海神海王星俘獲了特里同，這是一個相對罕見的事件。但是天王星的衛(wèi)星看起來更像土星和木星的系統(tǒng)，它們被認為是在行星形成末期形成一個圍繞行星的氣體圓盤。

用超級計算機模擬

人們認為天王星和海王星太輕，無法形成這樣一個圓盤。因此，研究人員認為天王星的衛(wèi)星可能是在碰撞后形成，類似于地球月亮的形成，也是一個相對罕見的事件?，F(xiàn)在，研究人員反駁了這個觀點。他們極其復雜的計算機模擬結(jié)果表明，事實上，天王星和海王星在它們還在形成的時候就形成了自己的氣塵圓盤。這些計算產(chǎn)生了在原地形成的冰衛(wèi)星，其組成與目前的天王星衛(wèi)星非常相似。從CSCS上的超級計算機Monch所做的模擬中可以清楚地看到，海王星最初也是由一個類似于uranus的多衛(wèi)星系統(tǒng)圍繞軌道運行，行星在年輕恒星周圍的氣塵圓盤中形成，就像我們在動畫開始時看到的那樣。

冰巨行星(天王星和海王星)，就像氣態(tài)巨行星(木星和土星)一樣，在它們形成的后期形成了自己的行星盤，在那里它們的衛(wèi)星誕生(棕色球體)。這個系統(tǒng)一定是在捕捉Triton的過程中被消滅。這項新研究對一般的衛(wèi)星有更廣泛的意義。szulagyi博士說：如果冰巨行星也能形成自己的衛(wèi)星，那就意味著宇宙中衛(wèi)星的數(shù)量比之前想象的要多得多。”冰巨人和迷你海王星行星經(jīng)常被外行星的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，所以這個行星的質(zhì)量類別是非常頻繁的。因此，我們可以期待在未來十年有更多的外太空發(fā)現(xiàn)。

這一發(fā)現(xiàn)對于尋找適宜居住的星球來說也是非常令人興奮的。在我們的太陽系，尋找外星生命的兩個主要目標是木星和土星、歐羅巴和土衛(wèi)二的冰衛(wèi)星。它們都被認為是在它們的厚冰層之下提供液態(tài)水海洋。那些地表下的海洋是我們所知道的生命可能發(fā)展的明顯的地方。因此宇宙中冰衛(wèi)星的數(shù)量要大得多，這就意味著，到目前為止，那里的宜居星球比我們想象的要多，它們將成為在太陽系之外尋找生命的卓越目標?！?/p>

博科園-科學科普｜參考期刊文獻:《天體物理學》

研究/來自：國家研究星球研究能力中心

DOI: 10.3847/2041-8213/aaeed6

模擬視頻截圖：S. Dobler, from the simulation done by J. Szulagyi

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