作者：@太空生物学 丨 @外空生物学

太阳系八大行星其中的两颗冰巨星，同时也是距离太阳最远的两颗类木行星——天王星和海王星。

这两颗行星的位置可以说是外太阳系的守住，位于木星和土星之外，分别距离太阳大约29亿到45亿公里。

理论上，

天王星和海王星是不可能存在的。

也不可能在现在所处的星际空间位置形成。

离太阳那么遥远，它们的体积为什么会如此庞大。

这3点是这两颗行星的神秘之处，天体物理学家目前没有确凿的证据来揭开这些问题的谜底，这成了天体物理学家迫切想解答的问题。

以下的内容是我对这3个问题的看法，这些问题的答案要从太阳系的形成说起，如果有不对的地方请留言评论。

冰巨星的形成

太阳是一个由气体和尘埃组合的星云塌缩而成，当核聚变被点燃后的那一刻，就等于宣布了一个以太阳为中心的行星系统也即将诞生，因为缔造出太阳后所剩余的边角料是形成形形的原材料。

太阳系的4颗内行星包括水星、金星、地球、火星，内行星的特点之一就是体积小，要想成为一颗巨大的行星，就需要有大量的气体加成，正所谓“体积不够，气体凑。”

温度极高的太阳风会把较轻的气体分子和尘埃颗粒吹向太阳星云中的「冻结线」区域，这是一个相距原始中心太阳的一个特殊距离，由于冻结线区域的温度较低，使得水、氨和甲烷这些氢的化合物凝固成固态状的冰冻颗粒，根据这些冰冻颗粒的密度可以反推出这个温度大约在150K左右。

「冻结线」这个词是借用土壤科学中冻结的概念，在天体物理学中冻结线是内行星和外行星的分界线。

太阳风将氢和氦这两种气体分子吹到冻结线，这里的低温环境足以让氢和氦稳定下来，「冻结线」区域的低温足以让微小的固态状冰冻颗粒吸积成微行星，微行星又不断地吸积，直到形成行星，天王星和海王星就是以这种方式形成的，它们是太阳系里的第一批气体冰行星，值得注意的是这一批的气体冰行星席卷了太阳系大部分的氢和氦，其中：

天王星大气成分氢占比83%，氦占比15%，甲烷占比2%。

海王星大气成分氢占比80%，氦占比19%，甲烷占比1.5%。

不要小看这2%和1.5%的甲烷，正是这点比例的甲烷让天王星呈现出蔚蓝色，让海王星呈现出深蓝色，虽然这两颗气体行星吸积氢和氦的时间远远不如木星和土星，但是天王星和海王星也在更低温的「冻结线」区域形成了，这里的温度低到足以让甲烷、冰和氨这些较重的气体结冰，这些结冰较重的的气体不断被天王星和海王星吸积。

尽管体积比木星和土星小，但是它们已经吸积了大量的结冰气体，足以让天王星和海王星演化成致密的冰巨星。

冰巨星的星际空间位置

虽然通过吸积可以增大它俩的体积，然而问题就出在这里，即使吸积了大量的结冰气体，理论上也不可能会有目前这么庞大的体积，原因在于刚诞生不久的恒星附近的那些气体和冰盘是不会一直存在的。

太阳系存在众多的星际物质，事实上这些星际物质相距彼此都是非常遥远的，特别是分布在外太阳系的星际物质就更稀薄了，星际物质都围绕中心太阳公转，虽然这些星际物质在公转的同时会偶尔发生碰撞或吸积，不过发生的概率是非常渺小的，有时公转绕行上万甚至百万年才会发生一次。

天王星以每秒6.81千米的平均轨道速度绕太阳公转一周需要84.32年。

海王星以每秒5.43千米的平均轨道速度绕太阳公转一周需要164.8年。

从天王星和海王星的绕行速度和周期可以知道这两颗行星的运行速度是很慢的，这种龟速的速度使得碰撞或吸积的概率大大减少了，天王星和海王星无法通过吸积结冰的气体物质成长为现在的冰巨星，这一点可以充分说明太阳系在50亿年的时间里是无法通过吸积的形式打造出现在的天王星和海王星。

即使50亿年的时间可以打造出这两颗行星，但是它们的位置是不可能出现在现在的星际空间的。

那么，太阳系究竟发生了什么事件，导致天王星和海王星这两颗原本不可能出现的行星凭空出现了呢？

事实上，天王星和海王星并不是处在目前的星际空间位置的，它们有属于自己的绕日轨道，各自以微妙的平行状态运行。行星运动的方式是通过相互之间的引力作用，使行星感受到对方的引力，而引力也有拉拽和牵引行星的力量，这种效应会使得行星绕日的公转速度减慢或加快。早期的太阳系，行星之间的距离是很近的，因此这种效应就更加明显。

八大行星形成后，行星除了相距的距离很近外，它们离太阳的排列顺序从近到远也和今天的不同。

目前我们观察到的八大行星排列顺序是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。

诞生不久的太阳系八大行星排列顺序是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、海王星和天王星。

是什么原因导致海王星与天王星的位置互换了？

当木星和土星绕行到海王星和天王星附近时，海王星和天王星同时受到了来自木星和土星的巨大引力拉拽牵引，这种引力效应似乎是精密计算好的一样，非常谨慎地牵引着海王星和天王星挪动，木星和土星每次绕行一周经过时就把它们向外推挪一点，就这样这四颗行星在引力效应的作用下相互推拉了数百万年后，海王星和天王星的运行轨道就渐渐呈现出一个椭圆型。

最终海王星和天王星抵抗不住木星和土星的引力效应，向外延伸的椭圆轨道开始变得不稳定，当木星和土星远离海王星时，海王星脱离了自己的运行轨道，原本在内侧的海王星错位地跑到了天王星的外侧。

当海王星运行到更外侧的太阳系区域，在这里海王星吸积了大量的的星际物质，这些星际物质就是建造行星时余下的冰碎片边角料，一些没有被吞并的冰碎片会被海王星的引力效应推挪到一片由海王星轨道外的小冰碎块和岩石共同组成的区域——柯伊伯带。

黄媂结语——海王星·晚期轰炸期

综上所述是我个人对海王星在引力效应的作用下穿越星际空间改变运行轨道的看法。虽然改变运行轨道后的海王星会把一部分小冰碎块或岩石推向了柯伊伯带，但是同样是受到海王星的引力效应影响，一部分小冰碎块或岩石也会向着早期的太阳和地球的方向移动，并且其中的一部分撞向了太阳和地球。

自从太阳系诞生5亿年后，是地球遭受最猛烈的撞击时期，这个时期在天文学被称为「晚期轰炸」。虽然地球在这样猛烈的轰炸中，一些小冰碎块或岩石每隔几秒就会从天而降，但是这些小天体也给地球带来了生命演化所需的化学有机物，是这些有机物给地球提供了演化出生命的重要元素。

即使早期诞生的太阳系中的尘埃颗粒也含有有机物，频繁遭到碰撞的岩质内行星表面温度过高，高温会把有机物烤焦不利于有机物的保存。而受海王星引力效应影响来到地球的小冰碎块或岩石，有机物仍然可以完美无损地保存下来，因为这些小冰碎块或岩石是来自柯伊伯带的，来自柯伊伯带的小天体有一个特点，那就是这些小天体是被冰封冻起来的，冰冻是保存有机物的最佳方法。

海王星，

一颗冰冷的蓝巨星。

一颗被改变运行轨道的冰巨星。

一颗给地球带来生命有机物的巨星。

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