天文学家利用强大的超级计算机对年轻天王星与一颗原行星之间的50多次对撞进行模拟。图像再现了天王星被撞事件
一项新研究指出，40亿年前天王星曾与一颗质量相当于地球两三倍的原行星发生猛烈对撞。这一重大变故能够解释天王星身上的很多谜团，包括这个气态巨行星大幅倾斜的成因以及卫星的形成。
天王星是太阳系内最被低估的星系之一。这种不被待见并非没有原因。与其它行星相比，观测天王星可能是最无聊的，很多笑话也拿它开涮。最近，科学家又通过光谱分析证实天王星闻起来像臭鸡蛋。然而，天王星也有很多闪光点。它拥有自己的环系统以及大量令人着迷的卫星，很多卫星都以莎翁剧作中的人物命名。
哈勃望远镜2006年拍摄的天王星照片
天王星是太阳系内唯一一颗“躺着”旋转的行星。天文学家认为这种独特旋向的成因最有可能植根于太阳系的形成期。40亿年前的太阳系是一个异常混乱和暴力的时期，整个行星家族的轨道据信都被灾难性的撞击事件重塑。
天体大对撞能够从根本上改变一颗行星的特征。根据一项流行的理论，月球便是一次大撞击的产物。当时，地球与一颗名为“忒伊亚”，体积相当于火星的天体“撞车”。撞击产生的碎片不断凝聚，最后形成了月球。作为地球的伴侣，月球一直影响着我们的星球，例如延缓地球转速，利用自身引力在地球上形成潮汐。
凯克望远镜获取的天王星两半球的红外合成图像
新研究过程中，科学家利用先进的电脑模拟，分析剧烈撞击对天王星演化的影响。研究人员认为正是这一次的大对撞造就了我们今天看到的怪异天王星。新研究的具体目标包括：揭开天王星“躺着”旋转的谜团，为何拥有超低温大气层以及为何有大量卫星环绕天王星不同寻常的倾斜轨道面运行。
研究论文主执笔人、杜伦大学计算宇宙学研究所的博士研究员雅各布·科格莱斯指出：“天王星‘躺着’旋转，自转轴几乎与太阳系内其它行星的自转轴呈直角。几乎可以确定的是，这种特征由一次猛烈撞击导致。但整个过程如何发生，又对天王星造成哪些影响，我们知之不多。”
经过处理的天王星图像，凸显这颗气态巨行星的大气层
研究小组利用一台强大的超级计算机，对年轻天王星与三个撞击者之间的对撞进行了50多次模拟。三个肇事者的质量分别达到地球的一倍、两倍和三倍。高分辨率模拟结果显示，天王星可能被一颗质量至少达到地球两倍的年轻原行星撞击。这个肇事者主要由岩石和冰构成，某些方面与天王星的多岩核类似。
天王星的真彩色照片，由“旅行者2”号1986年拍摄。“旅行者2”号是迄今为止唯一一颗曾造访天王星的飞船
此次撞击力量巨大，足以将天王星“撞弯腰”。模拟结果显示如果肇事者侧向撞击天王星，天王星能够保住大部分大气层，而不是完全吹入太空。在某些假设中，超过90%的大气幸存。新研究有助于科学家揭开长久以来的一个谜团，即天王星的大气温度为何只有零下216摄氏度。一种可能的解释是，肇事者的碎片在天王星冰层附近形成一个薄壳，阻止天王星核心的热量转移到上层大气层。
1997年哈勃望远镜获取的天王星及其卫星的图像
电脑模拟结果显示，年轻天王星与原行星之间的对撞将大量岩石和冰抛入轨道。这些碎片环绕天王星的倾斜轨道平面，通过不断积聚形成天王星的卫星。此外，这些碎片也可能改变现有卫星的轨道，最终迁移到倾斜轨道面。撞击产生的碎片还能解释天王星轴外磁场的怪异特征。根据这项研究，在这两个天体相撞过程中，天王星内部融冰和岩石的不均匀分布扭曲了磁场。
“旅行者2”号1999年拍摄的天王星
此项研究能够帮助天文学家加深对太阳系的认知。天王星与开普勒太空望远镜发现的系外行星拥有很多共同特征。天文学家能够将新研究获取的发现应用于系外行星研究，进一步了解这些遥远世界的大气层和历史。研究论文刊登在《天体物理学杂志》上。
