科学探索|天王星与海王星：太阳系的冰巨人、地球的守护者天王星与海王星：太阳系的冰

天王星与海王星是太阳系内最远的行星，距离太阳大约有20亿到30亿英里远。它们是太阳系外围的哨兵。大多数人对于这两颗冰巨行星关注度很少，甚至认为它们与我们毫无关联。它们的知名度甚至还不如它们的小弟弟——那颗自带“爱心”的矮行星“冥王星” 。
然而对于行星天文学家来说，它们的大小和位置一直是个谜。因为在某种程度上，它们不应该存在，或者至少它们不应该存在于它们所在的地方。
科学家们无法理解的是，这些巨大的行星是如何变得如此之大，离太阳又是如此之远。
为什么科学家们会有这样的疑问，让我们回到45亿年前……太阳系的诞生的时候。
一开始，太阳由一个由气体和尘埃组成的圆盘点燃。于此同时，第一批行星的岩石内核开始成长，它们在绕太阳公转的过程中与圆盘上的碎片相撞。

文章图片

太阳系刚形成时的想像图
但内行星有大小限制，要成长为一个巨大的行星，就需要气体，来自初生太阳的热量将这些较轻的气体分子喷发到天文学家称之为雪线的范围之外。
这里的温度足以让氢和氦等气体分子稳定下来。木星和土星最先成形，吞噬着丰富的气体，迅速成为气态巨行星。
但是海王星和天王星不一样，木星和土星的氢和氦含量约为90%，而海王星和天王星的氢和氦含量更接近20% 。
那么气体中的这种差异告诉了我们什么呢？
科学家们怀疑天王星和海王星出现得稍晚一些，因为那里没有那么多的气体可以被收集。
在氢气和氦气消失之前，天王星和海王星能吸收的氢气和氦气的时间并不多。但由于它们是在更远的地方，那里足够冷，其他更重的气体在那里冻结，这些气体被不断增长的外行星扫荡一空。
在天王星和海王星所在的地方，有成吨的冰，当然这些成吨的冰是指由甲烷，氨，水等组成的冰冻气体。

文章图片

天王星形成过程想像图
也许它们比木星和土星要小，但这些重冰意味着它们的密度会增大。作为太阳系的冰巨人行星，天王星和海王星似乎太大了。
要知道在新生恒星周围由气体和冰组成的圆盘不会永远存在下去。而且太阳系深处的物质分布得很薄。当它们在太阳系深处运行时，两个天体相互碰撞和吸积的时间就会变慢。
因为太阳外围的公转周期要长得多，这需要非常非常长的时间。海王星和天王星围绕太阳运转的速度非常慢，以至于无法与足够多的冰物质发生碰撞，从而形成我们今天看到的巨行星。
所以当科学家们在这个非常遥远的轨道上观察海王星时，太阳系这个轨道应该没有足够的时间来建造一个像海王星这样的行星。
很长一段时间，科学家们都被这个谜题所困扰。随着科学技术的发展，当人类终于可以探索系外行星时，这个谜团才得以解开。
【天王星与海王星互换了位置】
当科学家们探索系外行星时，发现像海王星质量的行星在其他恒星周围非常常见，但它们都不在我们发现海王星的地方。
事实上，在其他恒星周围发现的情况是，海王星质量的行星，它们非常普遍，但却非常接近恒星，很多都是非常接近于我们太阳系内水星的轨道。
在我们的太阳系中，海王星和天王星离太阳远得不可思议。然而在其他恒星系中，冰巨行星离它们的恒星近得不可思议。