天王星和海王星是太阳系中最远的行星，距离太阳大约20亿到30亿英里他们是外太阳系的哨兵
大多数人很少关注这两个冰巨人，甚至认为他们与我们无关他们的人气甚至不如他们的小哥哥mdashmdash这是Rdquo矮行星Rdquo
可是，对于行星天文学家来说，它们的大小和位置一直是个谜因为在某种程度上，它们不应该存在，或者至少不应该存在于它们所在的地方
科学家们无法理解的是，这些巨行星是如何变得如此之大，离太阳如此之远的。
为什么科学家会有这样的疑问让我们回到45亿年前的helliphellip太阳系诞生的时候
起初，太阳被一个由气体和尘埃组成的圆盘照亮与此同时，第一批行星的岩石核心开始增长，它们在围绕太阳公转的过程中与圆盘上的碎片发生碰撞
太阳系刚形成时的想象。
可是，内行星的大小有限要成长为一颗巨大的行星，它需要气体新生太阳的热量使这些较轻的气体分子在天文学家所谓的雪线之外爆发
这里的温度足以稳定氢气和氦气等气体分子木星和土星最先成形，吞噬了丰富的气体，迅速成为气态巨行星
但是海王星和天王星不一样木星和土星的氢和氦含量约为90%，而海王星和天王星的氢和氦含量更接近20%
那么气体的这种差异告诉了我们什么呢。
科学家怀疑天王星和海王星出现得晚一点，因为那里没有那么多气体可以收集。
天王星和海王星在消失前没有太多时间吸收氢和氦但由于它们距离更远，那里足够冷，其他较重的气体在那里冻结，这些气体被不断增长的外行星带走
天王星和海王星所在的地方，有成吨的冰当然，这几吨冰指的是甲烷，氨和水组成的冷冻气体
天王星形成过程的想象图
也许它们比木星和土星小，但这些厚重的冰意味着它们的密度会增加作为太阳系的冰巨人，天王星和海王星似乎太大了
要知道新生恒星周围的气体和冰的圆盘不会永远存在而太阳系深处的物质分布稀疏当它们在太阳系深处旅行时，两个天体相互碰撞和吸积的时间会变慢
因为绕太阳公转的周期要长得多，需要非常非常长的时间海王星和天王星围绕太阳运行的速度非常慢，以至于它们无法与足够多的冰碰撞，形成我们今天看到的巨大行星
所以当科学家在这个非常遥远的轨道上观测海王星时，太阳系的这个轨道上应该没有足够的时间来建造一颗像海王星一样的行星。
长期以来，科学家们一直被这个难题所困扰伴随着科技的发展，这个谜团在人类终于可以探索系外行星的时候解开了
当科学家探索系外行星时，他们发现海王星质量的行星在其他恒星周围非常常见，但没有一个是我们发现海王星的地方。
事实上，在其他恒星周围发现的情况是，海王星质量的行星非常常见，但它们离恒星非常近，其中许多非常接近我们太阳系中水星的轨道。
在我们的太阳系中，海王星和天王星距离太阳非常远可是，在其他恒星系统中，冰巨星距离它们的恒星非常近
发生了什么事。
也就是说，我们现在看到行星的地方，很可能不是它们最初形成的地方。
那么，是什么强大到可以移动海王星这样的巨行星呢。
一个更大的星球helliphellip木星。
可以说，说到太阳系，木星这个欺负是绕不过去的坎它是星球的领导者，它的一举一动都影响着太阳系的其他事物
行星有一种运动方式，那就是通过引力的相互作用所以它们可以感受到彼此的引力，这种引力可以拖拽，也可以拉动，这种效应会导致行星在其行星系统中缓慢迁移
太阳系形成之初，巨行星之间的距离要近得多两颗行星距离越近，它们之间的影响就越大
最重要的是，它们的轨道顺序可能与我们今天看到的不同。
当时的顺序是:木星，土星，海王星，天王星。
那么是什么原因导致海王星和天王星互换了位置呢。
答案在于木星和土星两个最大的巨行星上演了一场引力之舞他们之间总是有这种互动
几百万年后，慢慢形成了一个节奏，这些巨行星相互推拉，进入更椭圆的轨道。
当重力舞达到高潮时，拉伸轨道变得不稳定，巨人队偏离了航向。
当土星和木星远离太阳时，它们将海王星抛到天王星之外当海王星穿越太阳系时，它会将碎片推到它的面前
这些是行星形成时留下的冰碎片海王星会把这些天体推出去这就是柯伊伯带的成因
海王星被木星和土星的引力之舞抛出天王星的示意图
这个由成千上万的冰和岩石组成的小天体带就在海王星轨道之外你可以把柯伊伯带的结构想成谋杀现场墙上的血迹
这是海王星猛烈向外运动时穿越太阳系的记录。
但海王星的运动不仅把这些小冰体扔进了柯伊伯带，还导致它们中的一部分撞上了内太阳系，还有一部分轰炸了早期的地球。
这是太阳系诞生以来，也就是太阳燃烧后的5亿年，地球上最剧烈的时期这被称为晚期大轰炸时期
在后期的重轰炸中，如果有幸运的是，生活在地球上，你会不断看到石头从天上掉下来。
这将是生命中最糟糕的时刻，可是，这一系列冰体也带来了生命所必需的东西。
外太阳系天体的一个特点就是我们经常可以找到有机物有机物是我们今天发现的所有生物的基础它们是早期太阳系尘埃颗粒表面形成的碳基分子
虽然岩石内行星在成长过程中也会带走这些有机物质，但是这些年轻行星焦虑的表面太不适合这些脆弱的分子生存。
可是，在海王星抛向早期地球的这些太阳系外的小型冰冷天体上，有机物依然完好无损。
从某种角度来说，海王星是太阳系的宇宙传送服务员因此，太阳系外冰巨人的存在可能对当今地球的存在至关重要这些冰巨人所做的不仅可能为地球上的生命提供动力，还可能防止我们的星球被彻底毁灭
大约40亿年前，年轻的地球受到太阳系欺负木星的威胁位于多岩石的内行星和巨大的外行星之间木星主宰着整个太阳系
当木星和土星锁定它们的引力之舞时，它们向外迁移并开始远离太阳木星巨大的引力会把地球和金星拉在一起地球和金星的轨道应该互相延伸和重叠
好在helliphellip它没有发生所以我们可以在地球上谈论这个事实
那么是什么在保护我们呢科学家认为，在木星有机会将地球和金星拉入碰撞轨道之前，有东西将木星拉入了不同的轨道
但是是什么原因导致木星的迁移有这么大的飞跃呢至此，这个故事中出现了冰巨人木星在迁移过程中不容易有大的跳跃
科学家通过计算机模拟程序再现了这种跳跃让木星将海王星大小的天体完全逐出太阳系
木星引力很大如果离它太近，就会在向木星坠落的过程中被加速，有可能把一颗行星完全抛出太阳系
但是即使对于木星来说，像海王星这么大的行星还是很重的将其逐出太阳系会给木星一个反作用力木星将被送入新的轨道，地球将得到拯救
但是我们知道海王星和天王星还在太阳系中运行，并没有被抛出太阳系那么是哪个冰巨人为我们牺牲了自己呢
如果用计算机模拟器预测行星的行为，会发现如果只有木星，土星，天王星和海王星存在，不弹出天王星或海王星是不可能拯救地球的。
但是它们都在那里，所以科学家知道这是错误的但是，如果增加第三个冰巨人，一切都会很顺利我们的地球真的得救了
所以，在太阳系中，最开始大概有三个冰巨人，其中一个离木星太近了我们的太阳系欺负把这个受害者扔出太阳系木星也被这颗冰巨行星的引力推入了一个新的轨道最终，地球摆脱了木星致命的引力，太阳系成为了我们今天看到的安全有序的地方
所以，作为地球上的人类，我们应该感谢这个不知名的冰巨人，虽然它已经不存在了。
那么这个失踪的冰巨人现在在哪里呢。
答案很神奇它可能在银河系的另一边
太阳以每小时50万英里的速度绕银河系运行在地球的历史上，我们已经旅行了大约20次
我们可能会在银河系的任何地方失去那颗行星，但这第三颗冰巨人是真的失去了还是只是藏起来了。
2016年1月，加州理工学院的天文学家宣布了一个惊人的消息:他们声称发现了证据，证明柯伊伯带外存在神秘的第九行星。
模拟显示，如果这颗所谓的第九行星存在，其大小与海王星和天王星相似。
会是地球的救世主吗原本在太阳系失踪的自我牺牲的冰巨人会不会是第九行星
是的，可以！
也许这第三个冰巨人，不是被逐出太阳系，而是以非常非常长的周期围绕年轻的太阳系运行。
第九行星被认为是一颗非常遥远的行星绕太阳一周需要2万年
因为这颗被认为是太阳系第九大行星的行星太过遥远，目前还没有天文望远镜发现它。
如果被证明真的存在，那么我们的教科书可能又要重写了，太阳系又一次有了九大行星。
无论第九行星是否是一颗失踪已久的兄弟行星，冰巨人在驯服木星的过程中发挥了巨大的作用他们今天把我们的太阳系变成了避难所
天王星和海王星位于我们太阳系的边缘，这使得它们很难研究所以对科学家来说，它们非常神秘
这些行星因为在地球上用望远镜很难观测到而长期被忽视。
我们唯一一次近距离看到这些遥远的庞然大物是在20世纪80年代旅行者2号飞过它们的时候。
当科学家们第一次近距离看到海王星的照片时，他们非常震惊他们发现海王星拥有太阳系中最快的风速
在地球上，我们的风实际上是由不同的温度和阳光驱动的。
海王星距离太阳30亿英里，如此遥远，它几乎不能从我们的母星接收任何能量。
那里真的很冷为什么会有这么快的风
科学家们一直认为，一颗行星从太阳获得的能量越少，它的天气就会越平静，hellip
但是海王星一点也不平静它被猛烈的风暴所覆盖，其中一些风暴有内行星那么大
那是一场暴风雨记录在案的海王星上最大的风暴之一是1989年的大黑点
海王星上的大黑点
这是一场巨大的风暴，足以吞没整个地球以每小时1500英里的惊人速度超速行驶
地球上最快的龙卷风风速只有几百英里每小时，但它已经造成了毁灭性的破坏。
所以很难想象风对海王星会有什么影响进入海王星高层大气的探测器记录下了零下224摄氏度的冰冻温度
太冷了，风都吹不出来可是，在600英里的深度，探测器被海王星无情的喷射气流粉碎
你潜得越深，温度就会越高海王星内部产生的热量几乎是海王星表面气体球产生热量的三倍
奇怪的是，这些高速海王星风并不是由太阳的热能驱动的事实上，它们是由海王星内部的热能提供动力的
那么这种内热从何而来呢。
当行星形成时，它是一个非常暴力和充满能量的事件这个时候星球非常热，释放热量需要几十亿年
所以海王星可能仍然有大量的热量被困在里面当热量像泡沫一样冒出来时，会使大气变热，最终导致这种恶劣天气
那么海王星是如何保留这么多热量的呢。
这个秘密深藏在大气层中当你一直往下走，你会发现压力越来越大直到你最终被压扁大气层会越来越厚，像雾一样，最后你会突然意识到你已经在海洋里了
海王星有一个由甲烷，氨和水组成的高密度流体地幔因此，冰巨行星并不是一个固态的冰球，而是由旋转的液态物质组成的移动海洋
这种旋转的液体将保持热量，并像毯子一样隔离核心这就是海王星恶劣天气的秘密
在海王星富含甲烷的地幔中，强大的内部热量和压力可能会产生另一种不同寻常的影响。
在非常强的压力下，甲烷会分解甲烷是由碳和氢组成的，所以如果你把碳压缩到极致，就能得到钻石
所以完全有可能在海王星液态地幔的海洋里，正下着倾盆大雨，钻石。
天王星可以说是太阳系中最奇怪的行星。
1986年1月，旅行者2号以超过每小时40000英里的速度接近天王星天文学家已经等待这一刻八年了
At 旅行者在火星到来之前，科学家所知的天王星只是一个暗淡的淡蓝色球体。
现在我们终于可以看到神秘的巨行星了。
天王星最显著的特征是它的倾斜角度虽然所有的行星相对于太阳系都是倾斜的，但地球是23度，木星只有几度但是天王星实际上是侧躺着的它倾斜了98度
天王星的倾角几乎是太阳系其他行星的四倍它是平的，所以它的两极是水平的，它的光环和卫星相对于太阳系的平面是垂直的
地球的倾斜使四季分明，而天王星的极端倾斜使它有极端的季节。
它的两极每年两次直接指向或背离太阳所以每个极地都有非常强烈的正午阳光和黑暗寒冷的极地夜晚
天王星绕太阳一周需要84年，所以这些季节会持续很久当北半球有20年的日照时，南半球有20年的黑暗
天王星有点像《权力的游戏》我等冬天的到来等了很久，然后持续了20年。
每当太阳照耀赤道，整个星球都被照亮阳光照射在旋转行星的赤道上，将能量泵入表面，使大气变暖，并驱动行星周围的气流
结果，在天王星的春天和秋天，巨大的风暴在行星上肆虐。
因此，与它的冰巨人兄弟海王星不同，天王星的风暴是季节性的，而不是持续的。
那么为什么天王星像这样绕着太阳转，而其他行星像陀螺一样绕着太阳转呢。
这与我们所知的行星形成过程背道而驰。
在太阳系新行星形成的过程中，很像做棉花糖一切都朝着一个方向旋转如果你把一根棍子放进去，物质会以一定的方向聚集在它周围
这就是为什么所有的行星都有大致相同的轨道轴。
所以天王星一开始应该有一个垂直的轨道轴那它是怎么翻过来的
我们知道，在太阳系早期，许多行星或行星大小的物体相互碰撞。
人们很自然地认为天王星可能受到了另一个巨大物体的轻微撞击，导致其向一侧倾斜。
但是这个假设有一个问题如果你对天王星做一个简单的冲击，把它打翻到98度那么你实际期望的是，剩下的环相对于行星的旋转方向会是错误的
什么样的事件可以强大到足以翻转一颗行星，但又温和到足以将周围的一切带入轨道。
单一的大碰撞不可能发生在天王星上因为那会造成太大的伤害
有点像拳击不是致命一击，是比较弱的一拳，两拳多击
因此，有一种理论认为，新形成的天王星被一颗地球大小的原行星撞击，而这种撞击只是转瞬即逝的，天王星是以其目前的倾斜方向被撞击的它的环系统经受住了撞击，并停留在赤道附近的轨道上
当第二天体撞上天王星时，天王星一路倾斜，光环也随之变化最后，天王星以侧卧的形式绕太阳运行
天王星第一次碰撞的想象
天王星第二次碰撞的想象
天王星和海王星有更多的卫星到目前为止，天文学家已经发现了27颗围绕天王星的卫星和13颗围绕海王星的卫星但在这13颗卫星中，有一颗卫星是如此的奇特，以至于在众多卫星中鹤立鸡群
是海卫一与侧躺着的天王星相比，它的轨道很奇怪它实际上以相反的方向围绕海王星旋转我们称之为逆行轨道
一颗巨行星和它的卫星是由同样的气体，尘埃和岩石物质组成的涡盘形成的较轻的气体更有可能落入中心形成行星而一些较重的岩石物质留在圆盘上形成卫星
通常，卫星的方向与行星的方向相同但是海卫一和海王星的情况完全相反
所以科学家认为它不可能在海王星周围的轨道上形成。
它一定是从别的地方来的，关于它从哪里来的一个奇妙线索是附近的邻居mdashmdash冥王星。
冥王星是柯伊伯带附近的矮行星，仅比海卫一小200英里。
但这两个天体的相似之处不仅在于它的大小，还在于它们的构成。
海卫一实际上与冥王星最相似，内部岩石数量相似它的表面成分相似，含有大量的氮气和甲烷它看起来真的像一个类似冥王星的世界但它只绕着一颗行星转，而不是太阳
如果海卫一像冥王星一样，也许它就诞生在柯伊伯带会不会被海王星引力抓住，拉进这个气体巨行星的轨道
将卫星捕获到环绕行星的轨道上并不容易当一个物体接近另一个世界，然后螺旋进入其中，汽车必须停下来
所以海王星要想俘获海卫一，就必须减慢海卫一的速度，但是怎么做呢。
柯伊伯带中的物体再次提供了线索在柯伊伯带中，许多最大的矮行星都是双星，即两个相互环绕的世界比如冥王星和它的大卫星卡戎
也许海卫一就是其中之一如果Triton与另一个伙伴一起在轨道上运行，那么每一对将以不同的速度运行这个速度差是关键
海卫一的速度稍微慢一点它围绕着它的伴星旋转，它的速度足够慢，可以被海王星捕获
而另一个被海王星加速抛出就这样，Triton原来的伙伴消失了，因为它有了更大的新伙伴Neptune
除了有一个奇怪的轨道，海一还有一个更奇怪的谜题。
在像Triton这样的卫星上，科学家预计会看到很多坑洞这是地质死亡世界的象征可是恰恰相反，旅行者2号揭示了一个惊人的生活世界
当旅行者2号在飞越海卫一时，科学家们看到液氮喷流从海卫一表面喷涌而出。
没想到这个又小又冷的世界竟然是Rdquo活着，光滑的冰覆盖着行星的表面，氮间歇泉向上喷射穿过地壳，向天空喷出5英里长的黑色尘埃
科学家们一直认为它离太阳太远，太冷，太死了它和其他卫星一样只是一个冰球，但它不是
驱动这些地表特征的热量来自哪里。
答案是海卫一被海王星俘获海卫一的轨道现在是圆形的，但以前是椭圆形的
伴随着海卫一越来越远，它会受到海王星引力的挤压和拉伸这会在海卫一内部造成很大的摩擦
在这些力的影响下，海卫一可能会完全融化当这种情况发生时，它将起到刹车的作用，所有这些摩擦力将使海卫一的轨道变圆，并使其在我们今天看到的轨道上运行
正是这种轨道的变化给了海卫一热量虽然海卫一的表面是冰冻的，但这颗卫星在冰壳深处仍然保留了一些温暖
天文学家认为，有足够的热量将冰融化成水，并在距离太阳30亿英里的地方形成地下液态海洋。
既然有液态水，就有热helliphellip然后是老生常谈问题:会有生命吗。
因此，如果海卫一有生命，这个冰冻的球体可能是离太阳最远的宜居世界。
天王星是一个冰巨人，有一个美丽的光环和27个卫星但是它的卫星的位置是一个谜其中一半在紧密排列的轨道上
这么多卫星排列这么紧密，看起来不太稳定卫星应该会相撞
更令人惊讶的是，在2003年，哈勃太空望远镜发现了两个新的环和两个新的卫星mdashMa 和丘比特
问题来了这些卫星来自哪里
科学家认为，当你看到一个环系统时，你所看到的实际上是一个过程的一部分。
在地球的历史上可能有一段时间，它也有一个环那时，我们的月球正在形成也就是说，伴随着时间的推移，行星环会形成新的卫星
因此，天王星的这些新卫星似乎是由之前光环系统的物质组成的。
科学家用计算机模拟了天王星卫星找到了，丘比特卫星和另一颗卫星琳达非常接近几千年来，当它们的轨迹相交时，很可能会发生碰撞
这种碰撞会产生多米诺骨牌效应，碎片会撞击其他卫星，产生大量碎片引起最后一次碰撞会引起一系列的碰撞
科学家认为丘比特和琳达不仅会互相毁灭，还会毁灭天王星所有的内卫星一场失控的毁灭性碰撞将把天王星的卫星碾成鹅卵石
这些碎片将在天王星周围形成一个环形系统，伴随着时间的推移，这个环形系统将开始孵化新的卫星然后这些卫星又会互相碰撞，把对方碾成粉末
然后天王星的环系会在卫星碰撞的过程中砸成环，然后环会孵化出卫星，如此循环往复不断。
当科学家观察到卫星米兰达发现卫星似乎是重新组装的这可能是以前碰撞的碎片形成卫星的证据
米兰达这就像一个重新组装的卫星。
如果天王星的卫星自天王星最初形成以来，每百万年发生一次碰撞和重组，那么已经进行了4000代卫星这个系统从来没有稳定过，卫星相撞被摧毁，残留物被回收，出生，成长，死亡，重生
最后，我们在这些卫星上看到的重生和死亡的永恒循环这大概是宇宙中很多事物的真实写照，甚至可能涉及到恒星，行星，甚至宇宙本身
对于天王星和海王星，科学家只通过旅行者2号二十年前我在飞越它们的时候观察到了它们所以这只是一个粗略的访问
科学家们已经了解了很多，但是还有很多需要理解了解更多的唯一方法是在一个特殊的任务中拜访天王星和海王星
但是，至少科学家已经知道一些关于冰巨人的故事我们今天在这里讨论它们是因为冰巨人的存在没有它们，地球就无法形成和稳定，成为生命和生存环境的天堂
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