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作者：@太空生物學(xué) 丨 @外空生物學(xué)

太陽系八大行星其中的兩顆冰巨星，同時也是距離太陽最遠(yuǎn)的兩顆類木行星——天王星和海王星。

這兩顆行星的位置可以說是外太陽系的守住，位于木星和土星之外，分別距離太陽大約29億到45億公里。

理論上，

天王星和海王星是不可能存在的。

也不可能在現(xiàn)在所處的星際空間位置形成。

離太陽那么遙遠(yuǎn)，它們的體積為什么會如此龐大。

這3點是這兩顆行星的神秘之處，天體物理學(xué)家目前沒有確鑿的證據(jù)來揭開這些問題的謎底，這成了天體物理學(xué)家迫切想解答的問題。

以下的內(nèi)容是我對這3個問題的看法，這些問題的答案要從太陽系的形成說起，如果有不對的地方請留言評論。

冰巨星的形成

太陽是一個由氣體和塵埃組合的星云塌縮而成，當(dāng)核聚變被點燃后的那一刻，就等于宣布了一個以太陽為中心的行星系統(tǒng)也即將誕生，因為締造出太陽后所剩余的邊角料是形成形形的原材料。

太陽系的4顆內(nèi)行星包括水星、金星、地球、火星，內(nèi)行星的特點之一就是體積小，要想成為一顆巨大的行星，就需要有大量的氣體加成，正所謂“體積不夠，氣體湊?！?/p>

溫度極高的太陽風(fēng)會把較輕的氣體分子和塵埃顆粒吹向太陽星云中的「凍結(jié)線」區(qū)域，這是一個相距原始中心太陽的一個特殊距離，由于凍結(jié)線區(qū)域的溫度較低，使得水、氨和甲烷這些氫的化合物凝固成固態(tài)狀的冰凍顆粒，根據(jù)這些冰凍顆粒的密度可以反推出這個溫度大約在150K左右。

「凍結(jié)線」這個詞是借用土壤科學(xué)中凍結(jié)的概念，在天體物理學(xué)中凍結(jié)線是內(nèi)行星和外行星的分界線。

太陽風(fēng)將氫和氦這兩種氣體分子吹到凍結(jié)線，這里的低溫環(huán)境足以讓氫和氦穩(wěn)定下來，「凍結(jié)線」區(qū)域的低溫足以讓微小的固態(tài)狀冰凍顆粒吸積成微行星，微行星又不斷地吸積，直到形成行星，天王星和海王星就是以這種方式形成的，它們是太陽系里的第一批氣體冰行星，值得注意的是這一批的氣體冰行星席卷了太陽系大部分的氫和氦，其中：

天王星大氣成分氫占比83%，氦占比15%，甲烷占比2%。

海王星大氣成分氫占比80%，氦占比19%，甲烷占比1.5%。

不要小看這2%和1.5%的甲烷，正是這點比例的甲烷讓天王星呈現(xiàn)出蔚藍色，讓海王星呈現(xiàn)出深藍色，雖然這兩顆氣體行星吸積氫和氦的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如木星和土星，但是天王星和海王星也在更低溫的「凍結(jié)線」區(qū)域形成了，這里的溫度低到足以讓甲烷、冰和氨這些較重的氣體結(jié)冰，這些結(jié)冰較重的的氣體不斷被天王星和海王星吸積。

盡管體積比木星和土星小，但是它們已經(jīng)吸積了大量的結(jié)冰氣體，足以讓天王星和海王星演化成致密的冰巨星。

冰巨星的星際空間位置

雖然通過吸積可以增大它倆的體積，然而問題就出在這里，即使吸積了大量的結(jié)冰氣體，理論上也不可能會有目前這么龐大的體積，原因在于剛誕生不久的恒星附近的那些氣體和冰盤是不會一直存在的。

太陽系存在眾多的星際物質(zhì)，事實上這些星際物質(zhì)相距彼此都是非常遙遠(yuǎn)的，特別是分布在外太陽系的星際物質(zhì)就更稀薄了，星際物質(zhì)都圍繞中心太陽公轉(zhuǎn)，雖然這些星際物質(zhì)在公轉(zhuǎn)的同時會偶爾發(fā)生碰撞或吸積，不過發(fā)生的概率是非常渺小的，有時公轉(zhuǎn)繞行上萬甚至百萬年才會發(fā)生一次。

天王星以每秒6.81千米的平均軌道速度繞太陽公轉(zhuǎn)一周需要84.32年。

海王星以每秒5.43千米的平均軌道速度繞太陽公轉(zhuǎn)一周需要164.8年。

從天王星和海王星的繞行速度和周期可以知道這兩顆行星的運行速度是很慢的，這種龜速的速度使得碰撞或吸積的概率大大減少了，天王星和海王星無法通過吸積結(jié)冰的氣體物質(zhì)成長為現(xiàn)在的冰巨星，這一點可以充分說明太陽系在50億年的時間里是無法通過吸積的形式打造出現(xiàn)在的天王星和海王星。

即使50億年的時間可以打造出這兩顆行星，但是它們的位置是不可能出現(xiàn)在現(xiàn)在的星際空間的。

那么，太陽系究竟發(fā)生了什么事件，導(dǎo)致天王星和海王星這兩顆原本不可能出現(xiàn)的行星憑空出現(xiàn)了呢？

事實上，天王星和海王星并不是處在目前的星際空間位置的，它們有屬于自己的繞日軌道，各自以微妙的平行狀態(tài)運行。行星運動的方式是通過相互之間的引力作用，使行星感受到對方的引力，而引力也有拉拽和牽引行星的力量，這種效應(yīng)會使得行星繞日的公轉(zhuǎn)速度減慢或加快。早期的太陽系，行星之間的距離是很近的，因此這種效應(yīng)就更加明顯。

八大行星形成后，行星除了相距的距離很近外，它們離太陽的排列順序從近到遠(yuǎn)也和今天的不同。

目前我們觀察到的八大行星排列順序是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。

誕生不久的太陽系八大行星排列順序是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、海王星和天王星。

是什么原因?qū)е潞Ｍ跣桥c天王星的位置互換了？

當(dāng)木星和土星繞行到海王星和天王星附近時，海王星和天王星同時受到了來自木星和土星的巨大引力拉拽牽引，這種引力效應(yīng)似乎是精密計算好的一樣，非常謹(jǐn)慎地牽引著海王星和天王星挪動，木星和土星每次繞行一周經(jīng)過時就把它們向外推挪一點，就這樣這四顆行星在引力效應(yīng)的作用下相互推拉了數(shù)百萬年后，海王星和天王星的運行軌道就漸漸呈現(xiàn)出一個橢圓型。

最終海王星和天王星抵抗不住木星和土星的引力效應(yīng)，向外延伸的橢圓軌道開始變得不穩(wěn)定，當(dāng)木星和土星遠(yuǎn)離海王星時，海王星脫離了自己的運行軌道，原本在內(nèi)側(cè)的海王星錯位地跑到了天王星的外側(cè)。

當(dāng)海王星運行到更外側(cè)的太陽系區(qū)域，在這里海王星吸積了大量的的星際物質(zhì)，這些星際物質(zhì)就是建造行星時余下的冰碎片邊角料，一些沒有被吞并的冰碎片會被海王星的引力效應(yīng)推挪到一片由海王星軌道外的小冰碎塊和巖石共同組成的區(qū)域——柯伊伯帶。

黃媂結(jié)語——海王星·晚期轟炸期

綜上所述是我個人對海王星在引力效應(yīng)的作用下穿越星際空間改變運行軌道的看法。雖然改變運行軌道后的海王星會把一部分小冰碎塊或巖石推向了柯伊伯帶，但是同樣是受到海王星的引力效應(yīng)影響，一部分小冰碎塊或巖石也會向著早期的太陽和地球的方向移動，并且其中的一部分撞向了太陽和地球。

自從太陽系誕生5億年后，是地球遭受最猛烈的撞擊時期，這個時期在天文學(xué)被稱為「晚期轟炸」。雖然地球在這樣猛烈的轟炸中，一些小冰碎塊或巖石每隔幾秒就會從天而降，但是這些小天體也給地球帶來了生命演化所需的化學(xué)有機物，是這些有機物給地球提供了演化出生命的重要元素。

即使早期誕生的太陽系中的塵埃顆粒也含有有機物，頻繁遭到碰撞的巖質(zhì)內(nèi)行星表面溫度過高，高溫會把有機物烤焦不利于有機物的保存。而受海王星引力效應(yīng)影響來到地球的小冰碎塊或巖石，有機物仍然可以完美無損地保存下來，因為這些小冰碎塊或巖石是來自柯伊伯帶的，來自柯伊伯帶的小天體有一個特點，那就是這些小天體是被冰封凍起來的，冰凍是保存有機物的最佳方法。

海王星，

一顆冰冷的藍巨星。

一顆被改變運行軌道的冰巨星。

一顆給地球帶來生命有機物的巨星。

標(biāo)簽： 位置互換 發(fā)生了什么