ดาวยูเรนัสยักษ์ก๊าซ / น้ำแข็งเป็นแหล่งกำเนิดของความลึกลับมายาวนานนักดาราศาสตร์ นอกเหนือจากการนำเสนอความผิดปกติทางความร้อนและสนามแม่เหล็กที่อยู่นอกจุดศูนย์กลางดาวเคราะห์ยังมีลักษณะพิเศษที่เป็นเพียงระบบเดียวในระบบสุริยะที่จะหมุนด้านข้างของมัน ด้วยความเอียงของแกน 98 °ดาวเคราะห์จะพบกับฤดูกาลที่รุนแรงและวัฏจักรกลางวัน - กลางคืนที่เสาที่วันและคืนเดียวมีอายุ 42 ปีในแต่ละวัน
ต้องขอบคุณการศึกษาใหม่ที่นำโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเดอแรมสาเหตุของความลึกลับเหล่านี้อาจถูกค้นพบในที่สุด ด้วยความช่วยเหลือของนักวิจัยขององค์การนาซ่าและองค์กรวิทยาศาสตร์หลายแห่งทีมได้จำลองสถานการณ์เพื่อระบุว่าดาวยูเรนัสอาจได้รับผลกระทบอย่างมากในอดีต บัญชีนี้ไม่เพียง แต่จะทำให้เกิดการเอียงและสนามแม่เหล็กที่รุนแรงของดาวเคราะห์เท่านั้น แต่มันยังอธิบายได้ว่าทำไมบรรยากาศชั้นนอกของดาวเคราะห์ถึงหนาวมาก
การศึกษา“ ผลกระทบของยักษ์ที่มีต่อดาวยูเรนัสยุคแรกสำหรับการหมุนโครงสร้างภายในเศษซากและการพังทลายของบรรยากาศ” เพิ่งปรากฏใน วารสาร Astrophysical การศึกษาครั้งนี้นำโดย Jacob Kegerreis นักวิจัยระดับปริญญาเอกจากสถาบันวิจัยจักรวาลวิทยาของมหาวิทยาลัยเดอร์แฮมและรวมถึงสมาชิกจากสถาบันวิจัยสิ่งแวดล้อมบริเวณอ่าว (BAER) สถาบันศูนย์วิจัย Ames ของนาซ่าห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอาลามอส วอชิงตันและ UC Santa Cruz
เพื่อประโยชน์ในการศึกษาของพวกเขาซึ่งได้รับทุนสนับสนุนจากสภาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, The Royal Society, NASA และห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอาลามอสทีมได้ทำการจำลองคอมพิวเตอร์ที่มีความละเอียดสูงเป็นครั้งแรกว่าการชนขนาดใหญ่กับดาวยูเรนัส วิวัฒนาการ. ดังที่ Kegerries อธิบายไว้ในการแถลงข่าวล่าสุดของมหาวิทยาลัย Durham:
“ ดาวยูเรนัสหมุนรอบด้านโดยแกนของมันชี้ไปที่มุมฉากกับดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ในระบบสุริยะ นี่เกือบจะเกิดจากการกระแทกครั้งใหญ่ แต่เรารู้น้อยมากเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นจริงและเหตุการณ์ความรุนแรงดังกล่าวส่งผลกระทบต่อโลกอย่างไร”
เพื่อตรวจสอบว่าการกระแทกครั้งใหญ่จะส่งผลกระทบกับดาวยูเรนัสได้อย่างไรทีมได้ทำการจำลองแบบจำลองอุทกพลศาสตร์ของอนุภาค (SPH) ซึ่งใช้ในอดีตเพื่อจำลองผลกระทบของยักษ์ที่นำไปสู่การก่อตัวของดวงจันทร์ (aka. Giant Impact) ทฤษฎี). ทั้งหมดบอกว่าทีมวิ่งไปตามสถานการณ์ผลกระทบที่แตกต่างกันมากกว่า 50 สถานการณ์โดยใช้คอมพิวเตอร์ที่มีกำลังสูงเพื่อดูว่ามันจะสร้างเงื่อนไขที่ก่อรูปดาวยูเรนัสหรือไม่
ในท้ายที่สุดการจำลองยืนยันว่าตำแหน่งเอียงของดาวยูเรนัสเกิดจากการชนกับวัตถุขนาดใหญ่ (ระหว่างมวลโลกสองถึงสามดวง) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 4 พันล้านปีก่อนนั่นคือระหว่างการก่อตัวของระบบสุริยะ สิ่งนี้สอดคล้องกับการศึกษาก่อนหน้านี้ที่ระบุว่าผลกระทบกับดาวเคราะห์โปรโตรุ่นเล็กที่ทำจากหินและน้ำแข็งน่าจะเป็นสาเหตุของการเอียงตามแนวแกนของดาวยูเรนัส
“ การค้นพบของเรายืนยันว่าผลลัพธ์ที่น่าเป็นไปได้มากที่สุดคือดาวยูเรนัสวัยเยาว์มีส่วนเกี่ยวข้องกับการชนกันของหายนะกับวัตถุสองเท่าของมวลโลกถ้าไม่ใหญ่ขึ้นทำให้มันกระแทกเข้ากับด้านข้างของมัน เราเห็นวันนี้” Kegerries กล่าว
นอกจากนี้แบบจำลองยังตอบคำถามพื้นฐานเกี่ยวกับดาวยูเรนัสที่ถูกยกขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการศึกษาก่อนหน้านี้ โดยพื้นฐานแล้วนักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าดาวยูเรนัสสามารถรักษาบรรยากาศของมันได้อย่างไรหลังจากการปะทะกันอย่างรุนแรงซึ่งในทางทฤษฎีจะทำให้ชั้นไฮโดรเจนและก๊าซฮีเลียมหลุดออกมา ตามการจำลองของทีมสิ่งนี้น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดเพราะผลกระทบทำให้เกิดการระเบิดของดาวยูเรนัส
นี่คงเพียงพอแล้วที่จะเปลี่ยนความเอียงของดาวยูเรนัส แต่ก็ไม่แรงพอที่จะลบบรรยากาศภายนอก นอกจากนี้การจำลองของพวกเขาชี้ให้เห็นว่าผลกระทบนั้นอาจทำให้เกิดหินและน้ำแข็งที่ลอยอยู่ในวงโคจรรอบดาวเคราะห์ สิ่งนี้สามารถรวมตัวกันเพื่อก่อตัวเป็นบริวารของดาวเคราะห์และเปลี่ยนแปลงการหมุนของดวงจันทร์ที่มีอยู่ก่อนแล้วในวงโคจรรอบดาวยูเรนัส
สุดท้าย แต่ไม่ท้ายสุดการจำลองเสนอคำอธิบายที่เป็นไปได้สำหรับวิธีการที่ยูเรนัสมีสนามแม่เหล็กนอกศูนย์และความผิดปกติทางความร้อน กล่าวโดยสรุปผลกระทบอาจสร้างน้ำแข็งหลอมเหลวและก้อนหินที่มีมวลไม่สมดุลในโลก (ดังนั้นจึงนับว่าเป็นสนามแม่เหล็ก) มันอาจสร้างเศษเปลือกบาง ๆ ใกล้กับชั้นน้ำแข็งของดาวเคราะห์ซึ่งจะมีความร้อนติดอยู่ภายในซึ่งสามารถอธิบายได้ว่าทำไมบรรยากาศรอบนอกของดาวยูเรนัสจึงมีอุณหภูมิที่เย็นจัดมากถึง -216 ° C (-357 ° F)
นอกเหนือจากการช่วยเหลือนักดาราศาสตร์ให้เข้าใจดาวยูเรนัสซึ่งเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์ที่มีความเข้าใจน้อยที่สุดในระบบสุริยะการศึกษาก็มีความหมายเมื่อมันมาถึงการศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบ จนถึงขณะนี้ดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ที่ค้นพบในระบบดาวอื่น ๆ มีขนาดและมวลเทียบเท่ากับดาวยูเรนัส เช่นนี้นักวิจัยหวังว่าสิ่งที่ค้นพบของพวกเขาจะทำให้กระจ่างเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของดาวเคราะห์เหล่านี้และอธิบายว่าพวกมันมีวิวัฒนาการอย่างไร
ดังที่ดร. หลุยส์เตโอโดโรแห่งสถาบัน BAER และศูนย์วิจัยนาซ่าอาเมสและหนึ่งในผู้ร่วมเขียนบนกระดาษกล่าวว่า“ หลักฐานทั้งหมดชี้ไปที่ผลกระทบยักษ์ที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งในระหว่างการก่อตัวดาวเคราะห์และด้วยการวิจัยชนิดนี้ ขณะนี้ได้รับข้อมูลเชิงลึกมากขึ้นเกี่ยวกับผลกระทบต่อดาวเคราะห์นอกระบบที่อาศัยอยู่ได้”
ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าจะมีการวางแผนเพิ่มเติมเพื่อศึกษาระบบสุริยะรอบนอกและดาวเคราะห์ยักษ์ การศึกษาเหล่านี้ไม่เพียง แต่ช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจว่าระบบสุริยะของเรามีวิวัฒนาการอย่างไรพวกเขายังสามารถบอกเราได้ว่ายักษ์ก๊าซมีบทบาทอย่างไรเมื่ออยู่อาศัย
