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天王星四大卫星的地下深处可能拥有海洋

发布单位台北市立天文科学教育馆

又有新的海洋在太阳系遥远的卫星上被发现了在重新分析航海家二号Voyager 21986年初对天王星及其卫星的探测资料后最新的研究结果显示天王星最大的四个卫星ArielUmbrielTitaniaOberon都可能在表层的冰壳与核心的岩石间存在一层数十公里深的海洋这些距离太阳太过遥远以往不认为可能出现海洋的小卫星竟然也有海洋存在的机会令天文学家们非常感兴趣

天王星最大的五颗卫星与其地层剖面想像图,最右侧的天卫五(Miranda)可能是其中唯一一个没有海洋存在的卫星。New modeling shows that there likely is an ocean layer in four of Uranus’ major moons: Ariel, Umbriel, Titania, and Oberon. Salty – or briny – oceans lie under the ice and atop layers of water-rich rock and dry rock. Miranda is too small to retain enough heat for an ocean layer. Credits: NASA/JPL-Caltech
图说天王星最大的五颗卫星与其地层剖面想像图最右侧的天卫五Miranda可能是其中唯一一个没有海洋存在的卫星图片来源NASA

根据NASA最新公布的统计天王星总共有27个大小不等的卫星其中最大的四个卫星直径都超过一千公里最小的是天卫一Ariel直径1,160公里而最大的天卫三Titania直径则有1,580公里科学家们长期以来一直认为由于天王星的潮汐力可能无法提供足够的热量因此只有天卫三有足够的大小而能保留由核心放射性物质衰变所带来的内部热量使得厚实冰层底部有机会出现液态海洋层发表在地球物理研究期刊行星篇Journal of Geophysical Research: Planets的最新研究指出在经过对这些卫星地内部演化物理结构以及可能被未来太空船测量到的地球化学和地球物理学特徵建立模型后研究人员认为在天卫一Ariel和天卫二Umbriel可能留有30公里以下的残馀海洋层存在于冰层之下而在天卫三Titania和天卫四Oberon最多有50公里厚的海洋大小排名第五的天卫五Miranda则可能无法维持液态海洋的存在

韦伯太空望远镜拍摄的天王星与环,还有它的卫星。This wider view of the Uranian system with Webb’s NIRCam instrument features the planet Uranus as well as six of its 27 known moons (most of which are too small and faint to be seen in this short exposure). A handful of background objects, including many galaxies, are also seen. Credits: NASA, ESA, CSA, STScI. Image processing: J. DePasquale (STScI)
图说韦伯太空望远镜拍摄的天王星与环还有它的卫星图片来源NASA

无论未来要多久以后才能确定这些海洋的组成它肯定和地球上熟悉的海洋大不相同预估它们会是非常低温高盐度的水体这表示它们有机会被太空船以磁场的方式探测得到但若是这些海洋主要由氨所构成的话考量到如此的低温状态可能会因为导电率太低而无法被太空船测量到由于天王星和它的五个大卫星已经被列为未来十年NASA优先规划探索的目标行星科学家们正专注于研究这颗冰巨星以增进我们对神祕的天王星系统有更进一步了解编辑/台北天文馆谢翔宇

资料来源NASA
原始论文JGR Planets