苏黎世大学、苏黎世联邦理工学院和NCCR行星的天体物理学家展示了天王星冰冷的卫星是如何诞生的。他们的研究结果表明，宇宙中可能存在的宜居星球比之前想象的要多得多。在卢加诺的瑞士国家超级计算中心(CSCS)进行了空前复杂的计算机模拟。太阳系有许多月球-行星系统：地球、火星、木星、土星、海王星和天王星都有自然卫星。但是，即使在围绕其他恒星运行的系外行星周围，卫星也很常见吗？
博科园-科学科普：苏黎世联邦理工大学(University of Zurich)与苏黎世联邦理工学院(University of Zurich)的高级研究员朱迪斯•许拉吉(Judit Szulagyi)表示：这是当今天文学中一个耐人寻味的问题，目前还难以回答。2018年10月一个美国组织宣布了第一个外太空候选人的历史性发现，但该系统的确认仍在进行中。研究成果发表在《天体物理学杂志》上，苏黎世大学的朱蒂特·萨乌拉吉和她的同事马尔科·奇利巴西和卢西奥·迈耶在解开外星生命可能有多少以及它们是什么样子的谜团上又迈进了一步。
其中一个计算机模拟了海王星(蓝色球体)周围卫星(白色物体)的形成。图片：Judit Szulágy
研究人员关注的是天王星和海王星这两个冰巨星，质量几乎是地球的20倍，但比木星和土星小得多。天王星有五个主要的卫星系统。海王星，另一方面，只有一个主要的，非常重的卫星Triton。有趣的是，这两颗非常相似的行星有着完全不同的卫星系统，这表明它们的形成历史非常不同。天体物理学家们认为，海神海王星俘获了特里同，这是一个相对罕见的事件。但是天王星的卫星看起来更像土星和木星的系统，它们被认为是在行星形成末期形成一个围绕行星的气体圆盘。
用超级计算机模拟
人们认为天王星和海王星太轻，无法形成这样一个圆盘。因此，研究人员认为天王星的卫星可能是在碰撞后形成，类似于地球月亮的形成，也是一个相对罕见的事件。现在，研究人员反驳了这个观点。他们极其复杂的计算机模拟结果表明，事实上，天王星和海王星在它们还在形成的时候就形成了自己的气尘圆盘。这些计算产生了在原地形成的冰卫星，其组成与目前的天王星卫星非常相似。从CSCS上的超级计算机Monch所做的模拟中可以清楚地看到，海王星最初也是由一个类似于uranus的多卫星系统围绕轨道运行，行星在年轻恒星周围的气尘圆盘中形成，就像我们在动画开始时看到的那样。
冰巨行星(天王星和海王星)，就像气态巨行星(木星和土星)一样，在它们形成的后期形成了自己的行星盘，在那里它们的卫星诞生(棕色球体)。这个系统一定是在捕捉Triton的过程中被消灭。这项新研究对一般的卫星有更广泛的意义。szulagyi博士说：如果冰巨行星也能形成自己的卫星，那就意味着宇宙中卫星的数量比之前想象的要多得多。”冰巨人和迷你海王星行星经常被外行星的调查发现，所以这个行星的质量类别是非常频繁的。因此，我们可以期待在未来十年有更多的外太空发现。
这一发现对于寻找适宜居住的星球来说也是非常令人兴奋的。在我们的太阳系，寻找外星生命的两个主要目标是木星和土星、欧罗巴和土卫二的冰卫星。它们都被认为是在它们的厚冰层之下提供液态水海洋。那些地表下的海洋是我们所知道的生命可能发展的明显的地方。因此宇宙中冰卫星的数量要大得多，这就意味着，到目前为止，那里的宜居星球比我们想象的要多，它们将成为在太阳系之外寻找生命的卓越目标。”
博科园-科学科普｜参考期刊文献:《天体物理学》
研究/来自：国家研究星球研究能力中心
DOI: 10.3847/2041-8213/aaeed6
模拟视频截图：S. Dobler, from the simulation done by J. Szulagyi
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