除歐羅巴和土衛(wèi)二之類的衛(wèi)星以外,太陽系中還可能存在地下海洋?

除了歐羅巴和土衛(wèi)二之類的衛(wèi)星以外,我們的太陽系中還可能存在地下海洋?天王星的衛(wèi)星可能正在晃動,而海洋藏在地表之下。?

冰冷的世界散布著我們的太陽系-從木星的月亮歐羅巴到土星的月亮土衛(wèi)二,科學(xué)家一直在研究這些外星世界,發(fā)現(xiàn)隱藏在冰冷外殼下的地下海洋?,F(xiàn)在,研究人員已經(jīng)將目光轉(zhuǎn)向了環(huán)繞天王星的衛(wèi)星,尋找秘密海洋。?

由旅行者2號太空船采集的影像蒙太奇中描繪了天王星及其五個主要衛(wèi)星。此處出現(xiàn)的衛(wèi)星從大到小依次為Ariel,Miranda,Titania,Oberon和Umbriel。圖片:?NASA / JPL)
在AGU于12月15日召開的2020年秋季會議上發(fā)表的一項(xiàng)尚未發(fā)表的新研究中,麻省理工學(xué)院行星科學(xué)家本杰明·魏斯(Benjamin Weiss)領(lǐng)導(dǎo)的研究人員開發(fā)了一種方法,可用于未來的任務(wù),以確認(rèn)海底地下海洋的存在。天王星的衛(wèi)星這樣的世界。通過這項(xiàng)工作,團(tuán)隊(duì)還希望進(jìn)一步增進(jìn)我們對潛在宜居世界的理解和知識。?這里最大的問題是,太陽系中的宜居環(huán)境在哪里?在歐羅巴和土衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)地下海洋使“我們很多人想知道那里是否有很多衛(wèi)星,盡管它們很小,但可能仍然溫暖。

天王星
天王星總共有27個衛(wèi)星,但地球上有五個特別大的衛(wèi)星-泰坦尼亞號,奧伯龍?zhí)枺陚闾?,愛麗兒號和米蘭達(dá)號。當(dāng)旅行者2號于1986年被天王星系統(tǒng)猛撲時,它捕獲的圖像顯示這五個大衛(wèi)星由相等的部分巖石和冰組成,并且坑坑洼洼。這些圖像還顯示了液態(tài)水通過一個世界噴出并在其表面凍結(jié)的物理跡象,稱為冰冷狂熱。?這種現(xiàn)象可能是由類似于我們在土衛(wèi)二上看到的地下海洋引起的,該地下海洋將羽流從其海洋排出到太空中。?

(圖片來源:NASA / JPL-Caltech)
為了確定未來的航天器是否可以在其中一個世界中確定地發(fā)現(xiàn)地下海洋,這項(xiàng)工作的研究人員計(jì)算了天王星在月球海洋上產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度。?當(dāng)月球繞行星運(yùn)行時,該行星的磁場在月球上拉動,使其保持在軌道中。磁場產(chǎn)生的拉力會產(chǎn)生電流,該電流會產(chǎn)生自己的磁場,稱為感應(yīng)磁場。該感應(yīng)場被認(rèn)為是由某種導(dǎo)電流體層(如地下海洋)產(chǎn)生的。?魏斯談到天王星的衛(wèi)星時說:“如果那里有液態(tài)水,并且有點(diǎn)咸,就像地球上的海水一樣,那么它就可以傳導(dǎo),這意味著電流可以在其中流動?!?

旅行者2號探測器拍攝的這張二氧化鈦圖像顯示了天王星月球的隕石坑表面。?(圖片來源:NASA)
這些衛(wèi)星之一上的感應(yīng)磁場看上去與天王星的磁場與附近航天器上的儀器的磁場非常不同,因此可以從附近觀察到。 ?1998年,科學(xué)家們使用同樣的技術(shù)來確認(rèn)木衛(wèi)二的地下海洋以及木星另一顆衛(wèi)星Callisto內(nèi)的海洋。歐羅巴的感應(yīng)磁場強(qiáng)度約為220納米特斯拉。魏斯和他的團(tuán)隊(duì)沒有發(fā)送航天器,而是使用天王星磁場的理論模型來計(jì)算地球上五個最大衛(wèi)星的可能感應(yīng)磁場。經(jīng)測定,米蘭達(dá)的感應(yīng)磁場最強(qiáng),為300納米特斯拉。盡管這并不能證實(shí)世界上是否存在海洋,但米蘭達(dá)以及阿里爾,雨傘和二氧化鈦可能感應(yīng)出了足以用現(xiàn)有航天器技術(shù)探測到的磁場。?

現(xiàn)在,盡管這些衛(wèi)星上可能存在地下海洋,但它們可能比環(huán)繞木星的世界更遠(yuǎn),因?yàn)樘焱跣堑男l(wèi)星較冷,因此它們的冰殼可能更厚,大衛(wèi)·史蒂文森(David Stevenson)加州理工學(xué)院的一位行星科學(xué)家在同一份聲明中說。?美國宇航局目前沒有計(jì)劃向天王星發(fā)送探測的計(jì)劃,但是,美國宇航局正在考慮一個與海王星綁定的名為“三叉戟”的任務(wù),該任務(wù)也可以收集有關(guān)天王星的信息。美國宇航局將在明年決定該任務(wù)的命運(yùn)。然而,根據(jù)史蒂文森的說法,為尋找這些海洋而進(jìn)行的探測必須至少真的靠近地球上的一顆衛(wèi)星,而且這樣的任務(wù)可能要到2042年才能發(fā)生。?
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