隐藏的海洋可能潜伏在天王星卫星深处

天王星的四颗最大卫星很可能在其冰壳和深核之间形成数十英里深的海洋层。美国宇航局在《地球物理研究杂志》上发表的一项新分析可能有助于确定未来对天王星的探测任务将如何研究太阳卫星的第七颗行星，但其影响也超出了天王星。

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天王星周围至少有 27 颗卫星。四颗最大的卫星比地球的卫星小两到三倍，其中天卫一直径约 720 英里，最大的天卫三直径 980 英里。天卫三的尺寸长期以来让科学家相信，它是最有可能保留放射性衰变产生的内部热量的卫星。天王星的其他卫星被认为太小，无法保留必要的头部，而头部是防止内部海洋结冰所必需的，因为天王星引力产生的热量只是热源的一小部分。

这项新分析使用了来自航海者 2 号太空船的数据和一些新的计算机模型，这些模型观察了天王星的所有五颗大卫星：天卫一、天卫二、天卫三、天卫四和天卫五。在这些大卫星中，天卫三和天卫四距离天王星最远，这些可能的海洋可能位于地表以下 30 英里处。天卫一和天卫三可能有 19 英里深的海洋。

“至于小天体——矮行星和卫星——行星科学家此前已经在几个不太可能的地方发现了海洋存在的证据，包括矮行星谷神星和冥王星，以及土星的卫星土卫一，”论文合著者、美国宇航局喷气推进实验室的行星科学家朱莉·卡斯蒂略-罗格兹在一份声明中说。“所以其中存在一些我们尚未完全理解的机制。本文探讨了这些机制可能是什么，以及它们与太阳系中可能富含水但内部热量有限的许多天体有何关联。”

这项新研究重新审视了 20 世纪 80 年代旅行者 2 号飞越天王星时的数据以及最近的地面观测数据。随后，作者利用 NASA 的伽利略号、卡西尼号、黎明号和新视野号任务（均发现了海洋世界）的其他发现，以及对土星卫星土卫二、冥王星及其卫星卡戎和谷神星的化学和地质的洞察，建立了计算机模型。这些冥王星和土星卫星都是冰冻天体，大小与天王星卫星大致相同。

研究团队利用该模型测量了天王星卫星表面的多孔性，发现这些卫星很可能具有足够的隔热性，可以保留形成海洋所需的内部热量。此外，模型还发现卫星岩石地幔中存在潜在的热源。这些热源释放出热液体，有助于海洋保持温暖的环境。这种变暖情况在天卫三和天卫四上尤其可能发生，那里的海洋甚至可能足够温暖，可以支持某种生命形式。

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研究这些海洋的成分可以帮助科学家了解卫星冰面上可能存在的物质，这取决于下面的物质是否被内部地质活动从下方推上来。望远镜的证据表明，至少有一颗卫星（Ariel）表面有物质是最近流到其表面的，可能是来自冰火山。

米兰达是天王星最内侧的卫星，也是第五大卫星，其表面特征可能形成于近期，这表明它可能曾拥有足够的热量，在某些时候维持海洋。然而，最近的热模型发现，米兰达可能不会长期拥有这些水，因为这颗卫星散热太快，海洋现在可能已经结冰。

这项新研究的另一个重要发现表明，海洋中可能含有丰富的氯化物和氨。氨可以起到防冻剂的作用，作者的模型表明，水中可能存在的盐可能是维持天体内部海洋的另一个温度调节来源。

深入研究卫星表面的内部结构可以帮助科学家和工程师在未来的任务中选择最好的仪器来探测它们，但是关于天王星的大卫星仍有许多问题和工作要做。

卡斯蒂略-罗格斯说：“我们需要针对卫星起源的不同假设开发新的模型，以便指导未来的观测规划。”