天王星奇異的自轉軸和其衛星及星環不同尋常的的屬性很可能是受很久以前冰巨行星的撞擊形成的。
天王星這顆冰巨行星的古怪屬性困惑科學家已久。太陽系內的所有行星都以同樣的方向在同一平面上圍繞太陽旋轉，天文學家們相信這是我們太陽系從由氣體和星際塵埃組成的旋轉星系盤中形成所遺留下來的產物。太陽系中的大部分行星也已同樣的方向自轉，行星極垂直朝向於其旋轉平面。然而，和其他行星都不同，天王星其旋轉面傾斜了98°。
星環朝向
天王星以和太陽系中其他所有行星不同的方式傾斜著。其衛星和星環也如此傾斜著，暗示它們形成於一場鉅變之中，在其早期歷史中，正是這場鉅變是它們以這種方式傾斜。
與其思考恆星以和地球不同方向，不同距離的方式散佈於宇宙中的事實，似乎通過展望天球更容易理解。為了描繪天球是什麼，仰望夜空並想象目光所及的所有星星都噴繪在圍繞太陽系的一個球體內表面。星星看起來就會隨著地球和這個球體的相對運動而升落。因為天王星自轉並繞著太陽系公轉，它使其行星極朝向相對於天球靜止的一些點，所以在地球觀測者的視角看來，它看起來似乎在滾動和搖晃。天王星也有一個星環系統，就像土星的一樣，由多達27顆衛星組成，圍繞著行星赤道旋轉，所以它們也是傾斜的。天王星這些不同尋常的屬性到底從何而來似乎已經被由Shigeru Ida教授所引導的來自於東工大的ELSI(地外生命科學署)的小組成功解釋了。
他們的研究表明在太陽系早期，天王星被一顆小冰行星撞擊（大概地球1-3倍品質），因此導致了這顆年輕行星的傾斜，並留下其怪異的衛星和星環系統，就好像“煙槍”一樣。
研究團隊在模擬冰質行星周圍的衛星形成時得此結論。太陽系中大多數的行星都有衛星，這些衛星有著不同的尺寸、執行軌道、構成、以及其他特性。科學家們認為這些資訊將有效的幫助他們解釋衛星是如何形成的。目前發現的有力證據指出，地球唯一的衛星月球是在45億年前一個接近火星尺寸的天體撞擊了地球之後形成的。這一理論為地球和月球的構成，以及月球圍繞地球的公轉提供了合理的解釋。
科學家們還推測如此巨大的撞擊在早期的太陽系中是非常普遍的，它們是所有行星形成的過程中不可或缺的一個部分。但這並不意味著每一顆行星都有著相同的“命運”，比如太陽系中的另一個行星天王星則有著肯定與地球完全不同的碰撞經歷，致使其形成於離太陽更遠的位置。
因為地球形成的位置比之天王星更接近於太陽，處於溫度更高的環境，所以地球主要是由科學家們所稱的“非揮發性”元素組成的。這些元素在地表壓力和溫度正常的情況下不會形成氣體，而是呈現為岩石形態。相對的，最外層的行星則由“揮發性”元素組成，比如水和氨。雖然這些元素在接近地表的溫度和壓力下會呈現為氣體或液體狀態，但是在遠離太陽的最外層軌道上它們因著低溫被凍結成了堅冰。
根據艾達教授和他同事們的研究，對遠距離冰質行星的劇烈撞擊與那些涉及巖質行星的撞擊是完全不同的，例如被科學家認為形成了月球的撞擊。由於水冰形成的溫度很低，來自天王星的撞擊殘骸及其冰質碎片大部分會在撞擊過程中蒸發。這種理論可能也適用於與形成月球的碰撞有關的巖質物質，但事實與此相反，這種巖質物質具有非常高的冷凝溫度，這意味著它會迅速凝固，因此由於自身重力的存在，月球能夠大量收集碰撞產生的碎片。在天王星的例子中，一個巨大的冰質撞擊物就能夠使行星傾斜，使它的自傳週期變得非常短（現在天王星的“一天”是大約17小時，甚至比地球的還要短），碰撞產生的剩餘物質將在很長時間內以氣態形式存在。其中品質最大的個體，也就是後來的天王星，吸收了大多數的剩餘物質，因此天王星現在的衛星都非常小。準確地說，天王星與與其衛星品質之比，比地球與月球品質之比大一百倍還要多。艾達和同事們的模型完美地再現了現在天王星衛星系統的結構。
正如艾達教授所解釋的那樣，“這是第一個解釋天王星衛星系統結構的模型，它可能有助於解釋太陽系中其他冰質行星的衛星系統結構，如海王星。”
除此之外，天文學家現在已經在其他恆星周圍發現了數千顆行星，即所謂的系外行星。觀測結果表明，在系外行星系統中，許多被稱為“超級地球”的新發現行星可能蘊含大量的水冰，該模型也可以應用於這些行星。
天王星的自轉、軌道及其衛星軌道
天王星的自轉軸偏離其軌道法向方向98度。它的衛星軌道法線方向與自轉軸重合。
相關知識
天王星是太陽系自內往外數的七顆行星。其行星半徑位列太陽系第三，而其行星品質位列太陽系第四。天王星的構成與海王星相近，它們同樣有著與更大的氣體行星木星和土星不一樣的化學構成。因此，科學家們通常將天王星及海王星統稱為 “冰巨星”，將之與“氣巨星”區別開來。
雖然天王星大氣中所含主要成分為氫與氦和木星跟土星相似，但其與氣巨星相比包含更高比例的由水、氨、甲烷等結成的“冰”，與一定的碳氫化合物。天王星有著太陽系中最為冰冷的大氣，最低溫度可達49k(−224 °C; −371 °F)。其大氣層還具有複雜的層狀雲結構：由水組成最底部的雲層以及甲烷組成最高處的雲層。天王星的內部由冰和岩石構成。