通过一颗古代卫星的迁移使天王星倾斜

背景。天王星98°的自转轴倾角通常归因于行星形成末期发生的巨碰撞。然而，这一图景并非没有弱点。目的。在十亿年的时间尺度上，木星与土星卫星的潮汐迁移已被证明会强烈影响其自转轴动力学。我们旨在依据这一机制重新审视天王星倾斜的情境。方法。我们分析了天王星进动谱，并识别出可能导致倾斜的候选长期自旋-轨道共振。我们确定了实现捕获所需的假想古代卫星的性质，并通过数值方法探究其动力学。结果。若一颗最小质量为4e-4天王星质量的卫星在10个天王星半径范围内迁移，便能将天王星从较小的倾角倾斜并使其收敛于90°。为使倾斜在小于太阳系年龄的时间内完成，卫星的平均漂移率必须与月球当前的轨道扩张相当。在这些条件下，模拟显示天王星轻易被倾斜超过80°。超过此点后，卫星被强烈去稳定化并引发行星自转轴的一段混沌运动。混沌阶段在卫星撞入行星时结束，最终将行星倾角冻结为顺行或完全逆行状态（如今天王星）。获得类似天王星自旋态的概率可高达80%，但更受青睐的是质量不小于1.7e-3天王星质量的较大卫星。然而，较小的古代卫星并未被绝对排除，且未来研究有空间改进这一基本情境。若干预存卫星间的相互作用是一种有前景的可能性。