Les attributs inhabituels du géant de glace Uranus ont longtemps intrigué les scientifiques. Toutes les planètes du système solaire tournent autour du soleil dans la même direction et dans le même plan, ce que les astronomes pensent être un vestige de la façon dont notre système solaire s'est formé à partir d'un disque tournant de gaz et de poussière. La plupart des planètes tournent également dans le même sens, avec leurs pôles orientés perpendiculairement au plan dans lequel les planètes tournent. Cependant, unique parmi toutes les planètes, Uranus est incliné à environ 98 degrés.

Au lieu de penser à la réalité des étoiles réparties dans toutes les directions et à différentes distances de la Terre, il est plus facile de comprendre en envisageant la sphère céleste. Pour imaginer ce qu'est la sphère céleste, regardez le ciel nocturne et imaginez que toutes les étoiles que vous voyez sont peintes à l'intérieur d'une sphère entourant le système solaire. Les étoiles semblent alors se lever et se coucher au fur et à mesure que la Terre se déplace par rapport à cette "sphère". Comme Uranus tourne et orbite autour du soleil, il garde ses pôles dirigés vers des points fixes par rapport à cette sphère, il semble donc rouler et vaciller du point de vue d'un observateur de la Terre. Uranus a également un système d'anneaux comme celui de Saturne, et une série de 27 lunes qui orbitent autour de son équateur ; Donc, ils sont également inclinés par rapport au plan de l'écliptique. Les origines de l'ensemble inhabituel de propriétés d'Uranus ont maintenant été expliquées par une équipe de recherche dirigée par le professeur Shigeru Ida du Earth-Life Science Institute (ELSI) de l'Institut de technologie de Tokyo. Leur étude suggère qu'au début de l'histoire de notre système solaire, Uranus a été frappé par un petit, planète glacée environ une à trois fois la masse de la Terre, qui a renversé la jeune planète et laissé derrière lui son système idiosyncratique de lune et d'anneaux comme une arme fumante.

L'équipe est arrivée à cette conclusion en construisant une nouvelle simulation informatique de la formation de la lune autour de planètes glacées. La plupart des planètes du système solaire ont des lunes de tailles différentes, orbites, compositions et autres propriétés, qui, selon les scientifiques, peuvent aider à expliquer comment ils se sont formés. Il existe des preuves solides que la propre lune de la Terre s'est formée lorsqu'un corps rocheux de la taille de Mars a heurté la Terre primitive il y a près de 4,5 milliards d'années. Cette idée explique beaucoup de choses sur la composition de la Terre et de la Lune, et la façon dont la lune orbite autour de la Terre.

Les scientifiques s'attendent à ce que de telles collisions massives soient plus courantes dans le système solaire primitif; En effet, ils font partie de l'histoire de la formation de toutes les planètes. Mais Uranus a dû subir des impacts très différents de la Terre simplement parce qu'Uranus s'est formé beaucoup plus loin du soleil. Depuis que la Terre s'est formée plus près du soleil, où l'environnement était plus chaud, il est principalement composé de ce que les scientifiques appellent des éléments « non volatils », ce qui signifie qu'ils ne forment pas de gaz aux pressions et températures normales de la surface de la Terre ; ils sont faits de roche. En revanche, les planètes les plus éloignées sont en grande partie composées d'éléments volatils comme l'eau et l'ammoniac. Même s'il s'agit de gaz ou de liquides soumis à des températures et des pressions à la surface de la Terre, à de grandes distances du soleil, ils sont congelés en glace solide.

Selon l'étude du professeur Ida et de ses collègues, les impacts géants sur des planètes glaciales lointaines seraient complètement différents de ceux impliquant des planètes rocheuses, comme l'impact que les scientifiques croient formé la lune de la Terre. Parce que la glace d'eau se forme à basse température, les débris d'impact d'Uranus et de son impacteur glacé se seraient en grande partie vaporisés lors de la collision. Cela a peut-être été également vrai pour le matériau rocheux impliqué dans l'impact de la formation de la lune sur Terre, mais en revanche, ce matériau rocheux avait une température de condensation très élevée, ce qui signifie qu'il s'est solidifié rapidement, et ainsi la lune de la Terre a pu collecter une quantité importante de débris créés par la collision en raison de sa propre gravité.

Dans le cas d'Uranus, un grand, l'impacteur glacé a pu faire basculer la planète, lui donner une période de rotation rapide (la journée d'Uranus est actuellement d'environ 17 heures, encore plus rapide que celle de la Terre), et les restes de matériaux de la collision sont restés gazeux plus longtemps. Le plus grand corps de masse, qui deviendrait Uranus, puis ramassé la plupart des restes, Et ainsi, Les lunes d'Uranus sont petites. Pour être précis, le rapport de la masse d'Uranus aux masses des lunes d'Uranus est supérieur au rapport de la masse de la Terre à sa lune d'un facteur de plus de 100. Le modèle d'Ida et de ses collègues reproduit magnifiquement la configuration actuelle des satellites d'Uranus.

Le professeur Ida dit, "Ce modèle est le premier à expliquer la configuration du système lunaire d'Uranus, et cela peut aider à expliquer les configurations d'autres planètes glacées de notre système solaire telles que Neptune. Au delà de ça, les astronomes ont maintenant découvert des milliers de planètes autour d'autres étoiles, les exoplanètes, et les observations suggèrent que bon nombre des planètes nouvellement découvertes connues sous le nom de super-Terres dans les systèmes exoplanétaires peuvent être constituées en grande partie de glace d'eau, et ce modèle peut également être appliqué à ces planètes."