天王星卫星米兰达很可能是由古代宇宙灾难的残骸中诞生的
天王星卫星米兰达很可能是由古代宇宙灾难的残骸中诞生的。图片来源：NASA/喷气推进实验室-加州理工学院
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻（穆罕默德·图欣）：混沌可能比之前想象的更为戏剧性地统治了早期太阳系。新的模拟表明，现已消失的第三颗冰巨行星可能引发了暴力的行星相遇，扰乱了木星和天王星的卫星，可能摧毁部分卫星并助长其他卫星的诞生，包括天王星神秘的卫星米兰达。
数十亿年来，太阳系一直表现出极其稳定。行星沿着可预测的路径运行，卫星有序地绕行。但最新研究表明，在这平和的外表之下，隐藏着更为动荡的过去——那可能涉及一颗已不复存在的巨大行星。
根据发表在《伊卡洛斯》杂志上的一项研究，早期外太阳系可能除了天王星和海王星之外，还存在第三颗冰巨行星。如果是这样，那个失落的世界可能在一次行星动荡时期发挥了重要作用，重塑了太阳系的结构，并极大地改变了几个卫星的命运。
重访混乱时代
该研究聚焦于太阳系历史上一个被称为奈斯模型不稳定性的动荡篇章。这一时期发生在行星形成后不久，大约40亿至45亿年前，巨行星经历了重大轨道变化。
在这种不稳定期间，木星、土星、天王星和海王星的轨道变得极度不稳定。这些巨行星异常接近，施加强大的引力，反复改变它们的轨迹。
最终，行星们稳定下来，形成了今天所见的格局。然而，有一个长期悬而未决的谜团：它们的常规卫星是如何在如此极端的引力动荡中幸存下来的？
模拟早期太阳系
为了调查这个问题，研究人员从数千种可能的情景中筛选出122个计算机模拟。选择这些模拟是因为它们成功复原了现代外太阳系的关键特征。
这些模型追踪了行星、卫星、太阳和经过的太空岩石之间数百万年的复杂引力相互作用。研究人员测试了以五到六颗巨行星为起点的太阳系版本，反映了当前奈斯模型的情景，即最终有一两颗巨行星被驱逐出太阳系。
通过重现这些古老条件，团队试图了解木星和天王星的卫星系统是否能够完整承受不稳定。
生存者稀少
结果描绘出一幅令人惊讶的破坏性画面。
研究人员表示，木星和天王星的卫星系统保存的可能性极低。研究发现，木星和天王星卫星系统的存活概率不到15%。
更令人惊讶的是，在所有测试过的场景中，只有一次模拟让原始行星及其卫星能够同时存活。
这些发现表明，巨行星不稳定性对行星卫星系统的破坏可能远比此前所理解的要大。
天王星显得尤为脆弱
模拟显示，涉及天王星的近距离接触尤其具有毁灭性。
当其他巨行星经过冰巨星过近时，它们的引力影响经常使天王星的卫星不稳定。这些卫星并非被无害地抛入太空，而是被推向相互碰撞的轨道。
由此产生的撞击将非常剧烈，产生大量冰质碎片。随着时间推移，这些碎片可能逐渐融合成新月。
这一情景为天王星卫星之一米兰达的起源提供了可能的解释。研究人员推测，米兰达可能是由早期卫星的残骸形成，这些卫星在这些灾难性碰撞中被击碎。
多重灾难可能袭击了天王星的卫星
这项研究揭示了天王星卫星系统的更为戏剧性的历史。
研究人员表示，天王星的卫星很可能在至少两次不同时间被推向碰撞。其中一集与倾斜天王星的事件有关，另一则与巨行星不稳定本身有关。
这意味着天王星卫星系统可能在其早期历史中经历了多次扰动和重建的周期。
一些卫星可能并非自形成以来保持不变，而是古代毁灭的产物，由前几代卫星留下的碎片组装而成。
故事中的失落星球
这项研究最引人注目的启示之一是可能存在另一颗冰巨行星。
这些模拟基于包含一两颗现已不存在的巨型行星的尼斯模型版本。在这些情景下，引力相互作用最终会将多余的行星从太阳系中弹射出去。
如果曾经存在这样的行星，它可能对破坏外太阳系稳定的近距离接触产生了重要影响。它的消失或许有助于解释为何现代行星排列看起来相对有序，尽管有更为混乱的起始证据。
然而，该研究并未声称确凿证据证明失落的冰巨行星确实存在。相反，它展示了涉及更多巨行星的情景如何重现太阳系的特征，同时解释行星卫星之间的重大扰动。
为什么这很重要
这项研究为太阳系如何演化成现今形态提供了新的视角。这些发现表明，卫星并非将它们视为行星形成中未曾改变的遗迹，而是部分卫星可能是古代宇宙灾难的幸存者，甚至是其产物。
研究还强调了行星系统在早期阶段的脆弱性。如果巨行星经历多次近距离接触，围绕它们运行的卫星可能会多次被重塑、摧毁和重建，直到最终稳定出现。
研究人员强调，模拟无法捕捉太阳系过去的每一个细节，且需要进一步建模来确定单个卫星的命运，但这项工作强化了早期太阳系更具动态性的论据——一个失踪的冰巨行星可能在我们今天所见世界留下持久印记的观点。
研究详情
Matthew S. Clement 等，《天王星卫星在巨行星不稳定期间的脆弱性》，伊卡洛斯（2026）。DOI：10.1016/j.icarus.2026.117056。在arXiv上：DOI： 10.48550/arxiv.2603.21750
