關於天王星和海王星,這是一個長期以來的謎,這是我們太陽系的兩個行星遠離太陽:我們不知道它們是如何形成的。
使這些星球如此謎團的原因是它們的組成。兩者都是近90%的冰,主要由碳組成。但是,這提出了一個問題。太陽系的外邊緣離太陽很遠,不包含很長時間的行星形成的材料或構建塊,而且絕對不足以使這些行星在宇宙達到其完整的質量之前形成。此後,天王星和海王星不可能發展出他們的氣氛。
這個難題使科學家困擾了數十年。一些科學家甚至建議,在發現當前位置之前,大多數彗星形成了大多數彗星的兩個行星。但是,由Utinam Institute領導的法國和美國研究人員組成的團隊提出了一種不同的天王星和海王星形成方式。他們的新理論著重於當今太陽系中行星的位置。
研究人員使用Herschel空間天文台收集了有關兩個行星上特定組成的數據,尤其是它們的氘與氫比(D/H)。當太陽系達到其全質量時,該特定比率會對溫度變化反應。如果行星在彗星起源的同一區域形成的理論是正確的,那麼它們的D/H比將很高。
但是,赫歇爾(Herschel)展示了一個不同的故事:這兩個行星的D/H比遠低於彗星中測量的行星。這表明行星準確地形成了它們當前在太陽系內的位置。
通過手頭上的信息,研究人員進行了模擬,證明了作為太陽系形成的水,一氧化碳和氮等元素的分佈。模擬顯示了固體的“峰”,其中溫度足夠低以供氣體凝結(稱為冰線)。
模擬的結果表明,天王星和海王星在特定的氣體線(一氧化碳線)上形成。這解釋了為什麼它們的組成含有碳固體,但缺乏氮氣。向後工作,這也解釋了為什麼行星的D/H比如此之低。
該模擬還顯示了較遠的氮冰線,這解釋了為什麼它們的大氣中幾乎沒有氮。
但是,最重要的是,最終模型表明,這兩個行星都形成了當今存在的位置。