对天王星大卫星的新研究显示，四颗卫星可能有水

这项工作基于新的模型，探索了海洋如何存在于太阳系中不太可能存在的地方。

在这张使用哈勃太空望远镜1998年拍摄的数据添加颜色的照片中，天王星被其四个主环和27颗已知卫星中的10颗包围。一项以新模型为特色的研究表明，天王星的四颗大卫星可能包含内部海洋。
影像来源：NASA/JPL/STScI

对NASA旅行者号宇宙飞船数据的重新分析，以及新的计算机建模，使NASA的科学家得出结论，天王星最大的四颗卫星可能在其核心和冰壳之间含有海洋层。他们的研究首次详细描述了所有五颗大卫星（天卫一、天卫二、天卫三、天卫四和天卫五）的内部组成和结构的演变。这项研究表明，其中四颗卫星拥有可能有几十英里深的海洋。

总的来说，至少有27颗卫星环绕天王星，其中最大的4颗卫星从直径720英里（1160公里）的天卫一到直径980英里（1580公里）的天卫三。长期以来，科学家们一直认为，考虑到天卫三的大小，它最有可能保留由放射性衰变引起的内部热量。其他卫星此前被广泛认为太小，无法保持必要的热量，以防止内部海洋冻结，特别是因为天王星的引力产生的热量只是一个较小的热源。

美国国家科学院2023年行星科学和天体生物学十年调查将探索天王星列为优先事项。为了准备这样的任务，行星科学家们正专注于这颗冰巨星，以加强他们对神秘的天王星系统的了解。NASA位于南加州的喷气推进实验室的首席作者朱莉·卡斯蒂略·罗格斯说，这项新工作发表在《地球物理研究杂志》上，可以为未来的任务如何调查卫星提供信息，这篇论文的意义也超越了天王星。

“当涉及到小天体——矮行星和卫星时，行星科学家以前在几个不太可能的地方发现了海洋的证据，包括矮行星谷神星和冥王星，以及土星的卫星土卫一。”她说。“因此，我们还不完全了解其中的一些机制。本文研究了这些机制可能是什么，以及它们与太阳系中许多可能富含水但内部热量有限的天体之间的关系。”

新的模型显示，天王星的四颗主要卫星可能存在海洋层天卫一、天卫二、天卫三、天卫四。含盐或含盐的海洋位于冰下和富含水的岩石和干燥的岩石的上面。天卫五太小了，无法为海洋层保留足够的热量。
影像来源：NASA/JPL-Caltech

研究人员使用该模型来测量天王星卫星表面的多孔性，发现它们可能足够隔热，，可以保留海洋所需的内部热量。此外，他们还在卫星的岩石地幔中发现了潜在的热源，这些地幔会释放热液体，并有助于海洋保持温暖的环境——这种情况尤其可能出现在天卫三和天卫四上，那里的海洋甚至可能足够温暖，适合居住。

通过调查海洋的组成，科学家们可以了解到在卫星冰冷的表面上可能发现的物质，这取决于下面的物质是否被地质活动从下面推了上来。望远镜的证据表明，至少有一颗卫星，天卫一的表面有物质流动，这些物质可能来自于最近的冰火山。

事实上，最内侧也是第五大卫星天卫五的表面特征也似乎是最近才形成，这表明它可能拥有足够的热量来维持海洋的存在。最近的热模拟发现，天卫五不太可能不太可能长期存在水：它散热太快，现在可能已经冻结了。

但内部热量并不是导致卫星地下海洋形成的唯一因素。这项研究中的一项关键发现表明，这颗冰巨星最大卫星的海洋中可能富含氯化物和氨。长期以来，人们都知道氨有防冻剂的作用。此外，该模型还表明，水中可能存在的盐是另一种防冻剂的来源，维持卫星内部的海洋。

当然，关于天王星的大型卫星，仍然有很多问题，卡斯蒂略·罗格斯说，并补充说还有很多工作要做：“我们需要为卫星起源的不同假设开发新的模型，以指导未来观测的规划。”

深入研究这些卫星的表面和表面，将有助于科学家和工程师选择最好的科学仪器来对其进行调查。例如，确定氨和氯化物可能存在意味着通过反射光检测化合物的光谱仪需要使用覆盖这两种化合物的波长范围。

同样，他们可以利用这些知识来设计能够探测深层液体的仪器。寻找有助于卫星磁场的电流通常是找到深海的最佳方式，正如伽利略任务科学家在木星的卫星木卫二上所做的那样。然而，天卫一和天卫二等卫星内部海洋中的冷水可能会使海洋不太能够承载这些电流，这将给正在研究卫星下面到底有什么东西的科学家带来一种新的挑战。

参考来源：
https://www.nasa.gov/feature/jpl/new-study-of-uranus-large-moons-shows-4-may-hold-water