天王星的两个卫星可能有活跃的地下海洋 _天王星

天王星和它的五个最大的卫星，米兰达，Ariel，Umbriel，Titania和Oberon的插图。credit: NASA/Johns Hopkins APL/Mike Yakovlev)
据美国太空网（By Robert Lea）：一项新的研究发现，天王星的两个卫星可能有活跃的海洋，正在向太空输送物质。
大约40年前，美国宇航局的旅行者2号飞船经过天王星时，在收集的辐射数据中发现了奇怪的特征，这使得人们意识到天王星系统中可能比以前认为的发生了更多的事情。
关于卫星Ariel和Miranda的新发现也支持天王星的五颗最大的卫星可能有地下海洋的想法，这是旅行者2号飞越观测提出的想法。

1986年1月14日，美国国家航空航天局的旅行者2号探测器在飞越这个冰巨人时拍摄的天王星图像。(Image credit: NASA/JPL-Caltech)
研究小组检查了宇宙飞船在1986年收集的辐射和磁场数据，远在它离开太阳系之前。
旅行者2号是目前唯一访问过天王星的航天器，最新报道的观测结果显示，这个冰巨人的27个已知卫星中有一两个正在向天王星系统添加等离子体粒子。这种探测是以“捕获”高能粒子的形式出现的，这种粒子是飞船在离开冰巨人时发现的。
Miranda和/或Ariel可能做到这一点的机制目前尚不清楚，但有一个非常诱人的可能原因:一个或两个冰冷的卫星可能在其冻结的表面下拥有液态海洋，正在积极地向太空喷射物质羽状物。
类似的释放粒子的卫星存在于天王星的太阳系伙伴冰巨人海王星和气体巨人木星和土星周围。在木星的卫星欧罗巴和土星的土卫二的情况下，正是对粒子和磁场数据的研究提供了这些是海洋卫星的第一个线索。
“高能粒子测量是发现海洋世界的先驱，这并不罕见，”该研究的主要作者，马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯应用物理实验室(APL)的空间科学家伊恩·科恩在一份声明中说。
科恩补充说:“我们已经做了几年，高能粒子和电磁场测量不仅对理解空间环境很重要，而且对更大的行星科学研究也很重要。”“事实证明，比我还老的数据也是如此。这恰恰表明，去一个系统并亲自探索它是多么有价值。”
天王星及其卫星的另一面
这些发现只会加强行星科学家将航天器送回天王星和海王星以收集更多数据的愿望，这导致了一项耗资42亿美元的天王星旗舰任务作为美国宇航局下一个主要行星任务的建议。
这项任务要到21世纪30年代初才能准备好发射，所以与此同时，研究人员一直在研究旅行者2号飞越期间收集的旧数据，以获得新的发现。
科恩和他的团队研究的数据是由旅行者2号上的APL建造的低能带电粒子(LECP)仪器收集的，该仪器描述了被捕获粒子的数量。
科恩说:“有趣的是，这些粒子被限制在天王星的磁赤道附近。” 。他解释说，这很奇怪，因为系统内的磁波通常会导致粒子扩散，但这些粒子在行星的赤道附近拥挤在一起，位于Ariel和Miranda之间。
该小组不得不排除旅行者2号探测到的拥挤粒子可能是航天器飞过天王星磁层尾部的偶然等离子流的结果。他们确定，如果是这种情况，该特征将具有比旅行者2号发现的更广泛的粒子分布，因此允许他们排除这种对不寻常数据特征的解释。
科恩和他的团队随后开始探索简单的物理模型，使用自旅行者2号37年前飞越天王星以来开发和获得的海洋卫星知识来重现航天器收集的数据。这向他们表明，这一特征可能只来自于一个强大而稳定的粒子源，有一个特定的机制来激发它们。
他们排除了其他可能的解释，得出这样的理论:被捕获的粒子至少来自天王星的一个卫星，Ariel和/或Miranda是主要的嫌疑人。该小组认为，这些粒子是以蒸汽羽的形式喷射出来的，类似于从土卫二喷发出来的蒸汽羽。另一种可能的喷射机制是“溅射”，这是一种高能粒子与表面碰撞的过程，引发其他粒子喷射到太空中。
科恩在提到羽流和溅射假说时说:“现在，这两种可能性各占一半。”
无论天王星系统中是哪种喷射机制在起作用，给予这些粒子能量的机制几乎是相同的。
这种激发机制很可能是从卫星流入太空的持续粒子流，产生电磁波。然后这些波将这些粒子中的一小部分加速到足以被LCEP仪器探测到的能量。这个过程也将保持粒子被捕获，从而被紧紧地限制?。拖衤眯姓?号看到的那样。
科学家们需要从天王星周围地区收集更多的数据，才能最终确定这些粒子来自Ariel和/或Miranda的次表层海洋。
科恩总结道:“这些数据与那里存在活跃海洋卫星的令人兴奋的潜力相一致。” 。“我们总是可以进行更全面的建模，但在我们有新数据之前，结论总是有限的。”
该团队的成果于3月16日在第54届月球和行星科学年会上发表，并已被《地球物理研究快报》杂志接受发表。