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科學家認為,九牛娛樂城天王星因與超地球的裂變碰撞而“內外重塑”

天王星可以說是太陽系中最神秘的星球-我們對此知之甚少。

到目前為止,我們僅在1986年使用旅行者2號太空飛船訪問過該星球一次。關於這個冰巨人最明顯的奇怪之處是它在向一側旋轉。

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百家樂老手 美國宇航局旅行者2號觀測到的天王星有一個奇怪的傾斜來源:NASA / JPL-Caltech
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與所有其他行星的旋轉軸大致“直立”,其旋轉軸與圍繞太陽的軌道成直角的行星不同,天王星幾乎傾斜了一個直角。

因此,在夏季,北極幾乎直接指向太陽。

與土星,木星和海王星不同,土星,木星和海王星周圍有水平的環,天王星有垂直的環和衛星圍繞其傾斜的赤道旋轉。

與地球或木星等大多數其他行星的整潔的條形磁鐵形狀不同,這顆冰巨星還具有令人驚訝的低溫和凌亂且偏心的磁場。

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專家認為,巨大的行星碰撞造成了行星的傾斜。

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因此,科學家懷疑天王星曾經與太陽系中的其他行星相似,但突然被翻轉了過來。所以發生了什麼事?我們的新研究發表在《天體物理學雜誌》上,並在美國地球物理聯合會的一次會議上發表,提供了線索。

災難性碰撞

我們的太陽系曾經是一個更加暴力的地方,原行星(身體逐漸發展成行星)在劇烈的巨大碰撞中相撞,從而創造了我們今天所看到的世界。

大多數研究人員認為天王星的旋轉是劇烈碰撞的結果。我們著手探索可能發生的情況。

我們想研究對天王星的巨大影響,以確切了解這種碰撞可能如何影響地球的演化。

不幸的是,我們還無法在實驗室中建造兩個行星,然後將它們粉碎在一起以觀察實際情況。

取而代之的是,我們運行了計算機模型,將功能強大的超級計算機用作次要事情,以模擬事件。

基本思想是用計算機中的數百萬個粒子對碰撞的行星進行建模,每個粒子代表一小塊行星材料。

我們為仿真提供方程式,這些方程式描述了重力和物質壓力等物理學的工作原理,因此它可以計算粒子相互碰撞時隨時間的演變。

通過這種方式,我們甚至可以研究巨大衝擊帶來的極其複雜和混亂的結果。使用計算機仿真的另一個好處是我們可以完全控制。

我們可以測試各種不同的影響方案,並探索可能的結果範圍。

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這個有影響的物體可能已經與天王星合併,從而抵消了它的角度。

我們的模擬(見上文)顯示,一個體重至少是地球兩倍的物體,可以通過撞擊並與一個年輕行星融合而輕易地產生天王星今天發生的奇怪旋轉。

對於更多的掠食碰撞,撞擊物體的材料可能最終會散佈在氫氣和氦氣氣氛下,靠近天王星冰層邊緣的薄而熱的外殼中。

這可能會阻止天王星內部物質的混合,從而將熱量從天王星內部深層捕獲。

令人興奮的是,這個想法似乎與天王星的外表今天如此寒冷的觀察相吻合。

熱演化非常複雜,但至少清楚的是巨大的衝擊力如何使行星的內部和外部重塑。

超級計算

從計算的角度來看,這項研究也令人興奮。

就像望遠鏡的大小一樣,模擬中的粒子數量限制了我們可以解析和研究的範圍。

但是,僅嘗試使用更多的粒子來啟用新發現是一個嚴重的計算挑戰,這意味著即使在功能強大的計算機上也要花費很長時間。

我們最新的模擬使用了超過100m的粒子,比當今大多數其他研究使用的粒子多100-1,000倍。

除了製作有關巨大衝擊如何發生的驚人圖像和動畫外,這還開闢了我們現在可以開始解決的各種新的科學問題。

這項改進得益於SWIFT,這是我們設計的一種新的仿真代碼,可以充分利用當代的“超級計算機”。

這些基本上是許多鏈接在一起的普通計算機。因此,快速運行大型仿真取決於將計算結果分開澳門百家樂玩法規則zh超級計算機的所有部件。

SWIFT估計模擬中的每個計算任務將花費多長時間,並嘗試仔細地平均分配工作以最大程度地提高效率。

就像一台新的大望遠鏡一樣,這種分辨率躍升至1,000倍,揭示了我們從未見過的細節。

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系外行星及其他

除了更多地了解天王星的特定歷史外,另一個重要動機是更全面地了解行星的形成。

近年來,我們發現最常見的系外行星(除了我們的太陽外還繞著恆星運行的行星)與天王星和海王星非常相似。

因此,我們所了解到的冰巨人可能進化的一切都有助於我們了解他們遠親的表親以及潛在可居住世界的進化。

我們研究了一個與地外生命問題非常相關的激動人心的細節,就是巨大撞擊後大氣的命運。

我們的高分辨率模擬結果表明,在最初的碰撞中倖存下來的某些大氣仍然可以通過隨後的劇烈行星膨脹來​​消除。

缺乏大氣層使得行星擁有生命的可能性大大降低。 瞇牌百家樂再說一次,也許大量的能量輸入和添加的材料可能有助於創造有用的化學物質。百家樂破解生活的道德感也是如此。

來自撞擊體核心的岩石物質也可能混入外部大氣中。

這意味著,如果我們在系外行星的大氣層中觀察到某些痕跡元素,那麼它們可能會指示類似的影響。

關於天王星以及總體上的巨大影響,仍然存在許多疑問。即使我們的模擬變得越來越詳細,我們仍然需要學習很多東西。

因此,許多人呼籲對天王星和海王星進行一次新的任務,以研究他們奇怪的磁場,他們怪異的月球和月球環家族,甚至只是它們的確切組成。

我非常希望看到這種情況。觀測,理論模型和計算機模擬的結合最終將不僅幫助我們了解天王星,而且還幫助我們了解充滿我們宇宙的無數行星以及它們的形成方式。

達勒姆大學對話學院計算天文學博士學位學生Jacob Kegerreis撰寫。

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