在这张添加了颜色的照片中，天王星被它的四个主要光环和27个已知卫星中的10个环绕，这张照片使用了哈勃太空望远镜在1998年拍摄的数据。一项以新模型为特色的研究表明，天王星的四颗大卫星可能包含内部海洋。鸣谢:美国航天局/JPL/STScI
据美国宇航局：这项工作基于新的模型，探索了海洋如何存在于我们太阳系中不太可能存在的地方。
对美国宇航局旅行者号飞船数据的重新分析，以及新的计算机建模，使美国宇航局的科学家得出结论，天王星的四颗最大的卫星可能在其核心和冰壳之间包含一个海洋层。他们的研究首次详细描述了所有五颗大卫星的内部组成和结构的演变:Ariel、Umbriel、Titania、Oberon和Miranda。这项工作表明，其中四颗卫星拥有可能有几十英里深的海洋。
总的来说，至少有27颗卫星环绕天王星，其中最大的四颗从直径720英里(1160公里)的Ariel到直径980英里(1580公里)的Titania。科学家们一直认为，鉴于二氧化钛的体积，它最有可能保留由放射性衰变引起的内部热量。其他卫星此前被广泛认为太小，无法保持必要的热量，以防止内部海洋冻结，特别是因为天王星的引力产生的热量只是一个较小的热源。
国家科学院的2023年行星科学和天体生物学十年调查优先探索天王星。为了准备这样一个任务，行星科学家们正在关注这个冰巨人，以增强他们对神秘的天王星系统的了解。发表在《地球物理研究杂志》上的这项新工作可以为未来的任务如何调查卫星提供信息，但该论文也具有超越天王星的意义，首席作者，美国宇航局南加州喷气推进实验室的朱莉·卡斯蒂略-罗格兹说。
她说:“谈到小天体——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找到了海洋的证据，包括矮行星谷神星和冥王星，以及土星的卫星土卫一。”“所以有一些我们不完全了解的机制在起作用。这篇论文研究了这些可能是什么，以及它们如何与太阳系中许多可能富含水但内部热量有限的天体相关联。”
这项研究重新审视了美国宇航局20世纪80年代旅行者2号飞越天王星和地面观测的结果。作者建立了计算机模型，其中注入了美国宇航局伽利略号、卡西尼号、黎明号和新视野号(每个都发现了海洋世界)的额外发现，包括对土星卫星恩克拉多斯、冥王星及其卫星卡戎和谷神星的化学和地质的见解——所有这些冰体的大小都与天王星卫星相同。
新的模型显示天王星的四颗主要卫星可能有海洋层:Ariel，Umbriel，Titania和Oberon。咸水海洋位于冰层之下，富水岩石层和干燥岩石层之上。米兰达太小，无法为海洋层保留足够的热量。鸣谢:美国宇航局/JPL加州理工学院
什么在上面和下面
研究人员使用该模型来衡量天王星卫星表面的多孔性，发现它们可能足够绝缘，以保留容纳海洋所需的内部热量。此外，他们在卫星的岩石覆盖层中发现了潜在的热源，这些覆盖层释放出热液体，并有助于海洋保持温暖的环境——这种情况对二氧化钛和奥伯龙来说尤其可能，那里的海洋甚至可能足够温暖，有可能支持可居住性。
通过调查海洋的组成，科学家们也可以了解卫星冰层表面可能发现的物质，这取决于下面的物质是否是由地质活动从下面推上来的。有来自望远镜的证据表明，至少有一颗卫星，Ariel，有物质流到它的表面，可能是最近从冰火山流出的。
事实上，米兰达，最里面的第五大卫星，也拥有似乎是最近起源的表面特征，表明它可能拥有足够的热量来维持某个时候的海洋。最近的热模拟发现，米兰达不太可能长期拥有水:它散热太快，现在可能已经冻结了。
但是内部热量并不是形成月球表面下海洋的唯一因素。研究中的一个关键发现表明，氯化物和氨可能在这个冰冷巨人的最大卫星的海洋中非常丰富。人们早就知道氨可以充当防冻剂。此外，该模型表明，水中可能存在的盐是防冻剂的另一个来源，维持着身体内部的海洋。
当然，关于天王星的大型卫星，仍然有很多问题，卡斯蒂略-罗格兹说，并补充说，还有很多工作要做:“我们需要为卫星起源的不同假设开发新的模型，以指导未来观测的规划。”
挖掘这些卫星下面和表面的东西将有助于科学家和工程师选择最好的科学仪器来勘测它们。例如，确定氨和氯化物可能存在意味着通过其反射光检测化合物的光谱仪将需要使用覆盖这两种化合物的波长范围。
同样，他们可以利用这些知识来设计能够探测深层液体的仪器。寻找有助于卫星磁场的电流通常是找到深海的最佳方式，正如伽利略任务科学家在木星的卫星木卫二上所做的那样。然而，Ariel和Umbriel等卫星内部海洋中的冷水可能会使海洋不太能够承载这些电流，并将对致力于找出底下存在什么的科学家提出一种新的挑战。
格雷琴·麦卡特尼加州帕萨迪纳喷气推进实验室。
凯伦·福克斯/阿拉娜·约翰逊华盛顿美国宇航局总部
