側(cè)躺行星天王星和它的奇特衛(wèi)星，或?yàn)橄乱浑A段行星科學(xué)的新目標(biāo)

航空航天局計(jì)劃發(fā)射軌道飛行器探索天王星，天王星衛(wèi)星或被選擇

旅行者二號(hào)在1986年拍攝的一張?zhí)煨l(wèi)一照片

（照片來源：航空航天局/宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室）

天王星本身就很奇特，它側(cè)躺著自轉(zhuǎn)，而且磁場(chǎng)傾斜。因此，它的衛(wèi)星可能更加奇特。

去年（2022年）早些時(shí)候，國家科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院提議，行星科學(xué)領(lǐng)域的下一個(gè)旗艦任務(wù)（可能耗資40億美元）應(yīng)該前往天王星，在21世紀(jì)30年代發(fā)射。這一任務(wù)將是繼旅行者2號(hào)1986年飛越天王星之后第二個(gè)聚焦于天王星的任務(wù)；任務(wù)中發(fā)射的航天器也將是第一個(gè)在天王星附近長(zhǎng)期停留的航天器。盡管探測(cè)和研究天王星這個(gè)冰巨人的大氣層和內(nèi)部將是該任務(wù)的關(guān)鍵優(yōu)先事項(xiàng)，但還有更多的內(nèi)容。

“單論我們可以利用軌道飛行器和探測(cè)器進(jìn)行探究的天王星上的科學(xué)問題，就已經(jīng)很多了，”加利福尼亞州搜尋地外文明研究所的行星科學(xué)家理查德·卡特賴特在2022年10月早些時(shí)候舉行的天文學(xué)會(huì)行星科學(xué)分會(huì)年會(huì)上發(fā)表演講時(shí)提到，“而我只關(guān)注衛(wèi)星——具體來說，就是那五個(gè)大衛(wèi)星?！?/p>

總的來說，天王星有27顆已知的衛(wèi)星。離天王星最近的是內(nèi)側(cè)衛(wèi)星，卡特賴特指出，這些衛(wèi)星構(gòu)成了太陽系中最密集的衛(wèi)星系統(tǒng)，可能正在與天王星行星環(huán)進(jìn)行物質(zhì)交換。宇航局稱，距離天王星270萬英里（430萬公里）以外的軌道上運(yùn)行著的是不規(guī)則衛(wèi)星（它們的軌道面不平行于中心行星赤道面），而且它們的運(yùn)行軌道與天王星方向相反，因此可能是被捕獲的小行星。

“關(guān)于這些不規(guī)則衛(wèi)星的起源還有許多懸而未決的問題，”卡特賴特這么說，他指出任務(wù)人員可以安排航天器在接近天王星時(shí)飛過其中一顆，“我們對(duì)這些家伙知之甚少?！?/p>

但剩下的五顆衛(wèi)星，也就是被稱為“經(jīng)典衛(wèi)星”的那些，是航天器可以真正大顯身手的地方。早在1950年，天文學(xué)家已經(jīng)從地球上發(fā)現(xiàn)了這些足夠大的衛(wèi)星。

即便是這五顆衛(wèi)星中最小、也是最后一顆被發(fā)現(xiàn)的米蘭達(dá)（寬約 310 英里，即500 公里），也包含著天王星衛(wèi)星的奧秘?！懊滋m達(dá)真的很奇怪，”卡特賴特說。

旅行者2號(hào)拍攝的天王星衛(wèi)星米蘭達(dá)的照片。

（照片來源：航空航天局/宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室）

他指出，旅行者2號(hào)飛越米蘭達(dá)時(shí)拍攝的圖像展現(xiàn)了該衛(wèi)星難以解讀的地質(zhì)特征。據(jù)國家航空航天局所說，米蘭達(dá)這顆衛(wèi)星上存在深度是地球上科羅拉多大峽谷（平均深度1300多米，最深處2000米）12倍的峽谷，而且衛(wèi)星表面異常厚實(shí)。米蘭達(dá)上存在三個(gè)巨大的冕狀物（一種地表特征），與科學(xué)家們所見過的任何其他地方都不一樣，而且還可能有噴發(fā)泥濘冰“巖漿”的火山。

卡特賴特還說：“有一些隕石坑看起來像是被什么東西填平了，還有一些隕石坑看起來并沒有被填平，而在很多情況下，這些隕石坑都是緊挨著的?！币虼耍诿滋m達(dá)的地質(zhì)歷史上發(fā)生過非常有趣的事情，也許甚至是多次發(fā)生。

米蘭達(dá)可能是這些經(jīng)典衛(wèi)星中最奇特的一個(gè)，而它的同伴們則不一樣。

天衛(wèi)一艾瑞爾的表面似乎是最年輕的。天衛(wèi)二烏姆柏里厄爾的表面則最古老，也最暗。旅行者 2 號(hào)幾乎沒有拍攝到烏姆柏里厄爾和最大的兩顆衛(wèi)星——天衛(wèi)三泰坦尼婭和天衛(wèi)四奧伯龍，但最大的這四顆衛(wèi)星點(diǎn)的冰殼下都可能埋藏著海洋，甚至可能向太空噴出水柱。

“顯然，我們需要所拍攝的照片更好地覆蓋這些衛(wèi)星，”卡特賴特特別提到了衛(wèi)星的北半球，旅行者2號(hào)當(dāng)時(shí)根本無法拍攝到。此外，旅行者 2 號(hào)實(shí)際上只拍到了一張衛(wèi)星南半球春季的快照。

卡特賴特所設(shè)想的在這些衛(wèi)星上將開展的大部分工作都可以用天王星軌道飛行器肯定會(huì)攜帶的儀器來完成，比如相機(jī)。但他也鼓勵(lì)任務(wù)規(guī)劃者考慮增加一個(gè)宇宙塵埃分析儀，這樣可以根據(jù)重量來識(shí)別化合物，對(duì)了解天王星的衛(wèi)星特別有價(jià)值。

“我們實(shí)際上可以收集從這些衛(wèi)星表面噴射出來的物質(zhì)，也就是塵粒，然后用宇宙塵埃分析儀進(jìn)行掃描，分析其成分特征?！笨ㄌ刭囂剡@么說。

現(xiàn)在還有時(shí)間為航天器設(shè)計(jì)儀器。國家航空航天局表示，他們可能會(huì)在未來一年內(nèi)（2023年）開始對(duì)飛行任務(wù)進(jìn)行早期研究。當(dāng)然，卡特賴特督促科學(xué)家們不要磨蹭。

“我們必須盡快開始這項(xiàng)任務(wù)，才能在窗口期獲得木星引力的幫助，在2030年至2034年之間利用它們，從而我們能在2050年天王星系統(tǒng)轉(zhuǎn)回南半球春季之前更快地到達(dá)我們的目標(biāo)——天王星。”

BY:Meghan Bartels

FY: 雨上蕭

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請(qǐng)取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處