侧躺行星天王星和它的奇特卫星，或为下一阶段行星科学的新目标

美国航空航天局计划发射轨道飞行器探索天王星，天王星卫星或被选择

旅行者二号在1986年拍摄的一张天卫一照片

（照片来源：美国航空航天局/美国宇航局喷气推进实验室）

天王星本身就很奇特，它侧躺着自转，而且磁场倾斜。因此，它的卫星可能更加奇特。

去年（2022年）早些时候，美国国家科学院、工程院和医学院提议，行星科学领域的下一个旗舰任务（可能耗资40亿美元）应该前往天王星，在21世纪30年代发射。这一任务将是继旅行者2号1986年飞越天王星之后第二个聚焦于天王星的任务；任务中发射的航天器也将是第一个在天王星附近长期停留的航天器。尽管探测和研究天王星这个冰巨人的大气层和内部将是该任务的关键优先事项，但还有更多的内容。

“单论我们可以利用轨道飞行器和探测器进行探究的天王星上的科学问题，就已经很多了，”加利福尼亚州搜寻地外文明研究所的行星科学家理查德·卡特赖特在2022年10月早些时候举行的美国天文学会行星科学分会年会上发表演讲时提到，“而我只关注卫星——具体来说，就是那五个大卫星。”

总的来说，天王星有27颗已知的卫星。离天王星最近的是内侧卫星，卡特赖特指出，这些卫星构成了太阳系中最密集的卫星系统，可能正在与天王星行星环进行物质交换。美国宇航局称，距离天王星270万英里（430万公里）以外的轨道上运行着的是不规则卫星（它们的轨道面不平行于中心行星赤道面），而且它们的运行轨道与天王星方向相反，因此可能是被捕获的小行星。

“关于这些不规则卫星的起源还有许多悬而未决的问题，”卡特赖特这么说，他指出任务人员可以安排航天器在接近天王星时飞过其中一颗，“我们对这些家伙知之甚少。”

但剩下的五颗卫星，也就是被称为“经典卫星”的那些，是航天器可以真正大显身手的地方。早在1950年，天文学家已经从地球上发现了这些足够大的卫星。

即便是这五颗卫星中最小、也是最后一颗被发现的米兰达（宽约 310 英里，即500 公里），也包含着天王星卫星的奥秘。“米兰达真的很奇怪，”卡特赖特说。

旅行者2号拍摄的天王星卫星米兰达的照片。

（照片来源：美国航空航天局/美国宇航局喷气推进实验室）

他指出，旅行者2号飞越米兰达时拍摄的图像展现了该卫星难以解读的地质特征。据美国国家航空航天局所说，米兰达这颗卫星上存在深度是地球上科罗拉多大峡谷（平均深度1300多米，最深处2000米）12倍的峡谷，而且卫星表面异常厚实。米兰达上存在三个巨大的冕状物（一种地表特征），与科学家们所见过的任何其他地方都不一样，而且还可能有喷发泥泞冰“岩浆”的火山。

卡特赖特还说：“有一些陨石坑看起来像是被什么东西填平了，还有一些陨石坑看起来并没有被填平，而在很多情况下，这些陨石坑都是紧挨着的。”因此，在米兰达的地质历史上发生过非常有趣的事情，也许甚至是多次发生。

米兰达可能是这些经典卫星中最奇特的一个，而它的同伴们则不一样。

天卫一艾瑞尔的表面似乎是最年轻的。天卫二乌姆柏里厄尔的表面则最古老，也最暗。旅行者 2 号几乎没有拍摄到乌姆柏里厄尔和最大的两颗卫星——天卫三泰坦尼娅和天卫四奥伯龙，但最大的这四颗卫星点的冰壳下都可能埋藏着海洋，甚至可能向太空喷出水柱。

“显然，我们需要所拍摄的照片更好地覆盖这些卫星，”卡特赖特特别提到了卫星的北半球，旅行者2号当时根本无法拍摄到。此外，旅行者 2 号实际上只拍到了一张卫星南半球春季的快照。

卡特赖特所设想的在这些卫星上将开展的大部分工作都可以用天王星轨道飞行器肯定会携带的仪器来完成，比如相机。但他也鼓励任务规划者考虑增加一个宇宙尘埃分析仪，这样可以根据重量来识别化合物，对了解天王星的卫星特别有价值。

“我们实际上可以收集从这些卫星表面喷射出来的物质，也就是尘粒，然后用宇宙尘埃分析仪进行扫描，分析其成分特征。”卡特赖特这么说。

现在还有时间为航天器设计仪器。美国国家航空航天局表示，他们可能会在未来一年内（2023年）开始对飞行任务进行早期研究。当然，卡特赖特督促科学家们不要磨蹭。

“我们必须尽快开始这项任务，才能在窗口期获得木星引力的帮助，在2030年至2034年之间利用它们，从而我们能在2050年天王星系统转回南半球春季之前更快地到达我们的目标——天王星。”

BY:Meghan Bartels

FY: 雨上萧