新研究表明四颗天王星卫星拥有地下海洋

Miranda、Ariel、Umbriel、Titania 和 Oberon——是未来航天器任务的重要目标。研究这些天体将有助于解决太阳系外宜居环境的范围。为了激励和告知对这些卫星的探索，行星研究人员模拟了它们的内部演化、当今的物理结构以及可能由航天器测量的地球化学和地球物理特征。他们预测，如果卫星直到现在都保存着液体，那么在 Ariel、Umbriel 和 Titania 和 Oberon 中，它很可能以小于 30 公里(18.6 英里)厚的残余海洋的形式存在。

至少有 27 颗卫星环绕天王星，其中四颗最大的卫星从 1,160 公里(720 英里)宽的 Ariel 到 1,580 公里(980 英里)宽的 Titania。

长期以来，行星科学家一直认为，考虑到二氧化钛的大小，它最有可能保留由放射性衰变引起的内部热量。

此前人们普遍认为其他卫星太小，无法保留防止内部海洋结冰所需的热量，尤其是因为天王星引力产生的热量只是次要的热源。

“我们的工作可以为未来的任务如何调查卫星提供信息，但这篇论文的影响也超越了天王星，”美国宇航局喷气推进实验室的研究员朱莉卡斯蒂略 - 罗杰斯博士说。

“当谈到小天体——矮行星和卫星——行星科学家之前已经在几个不太可能的地方发现了海洋的证据，包括矮行星谷神星和冥王星，以及土星的卫星土卫一。”

“所以有些机制在起作用，但我们并不完全了解。这篇论文研究了它们可能是什么，以及它们与太阳系中可能富含水但内部热量有限的许多天体有何关系。”

在他们的研究中，研究人员重新审视了 NASA 航海者 2 号在 1980 年代飞越天王星和地面观测的发现。

他们建立了计算机模型，其中注入了美国宇航局伽利略号、卡西尼号、黎明号和新视野号任务的额外发现，包括对土星卫星土卫二、冥王星及其卫星卡戎和谷神星的化学和地质学的洞察——所有这些冰体的大小都差不多作为天王星的卫星。

他们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，他们还在卫星的岩石地幔中发现了潜在的热源，它会释放出热液体，并有助于海洋维持温暖的环境——这种情况对于 Titania 和 Oberon 来说尤其可能发生，那里的海洋甚至可能足够温暖以支持宜居性。

米兰达是最内层的第五大卫星，其表面特征似乎是近期起源的，这表明它可能在某个时候拥有足够的热量来维持海洋。

热模型发现米兰达不太可能长期存水：它失去热量的速度太快，现在可能已经结冰了。

但内部热量并不是造成月球地下海洋的唯一因素。

该研究的一项重要发现表明，这颗冰巨人最大卫星的海洋中可能富含氯化物和氨。人们早就知道氨可以作为防冻剂。

此外，该模型表明，水中可能存在的盐分是另一种防冻剂来源，可以维持人体内部的海洋。

“当然，关于天王星的大卫星还有很多问题，”卡斯蒂略-罗杰斯博士说。

“还有很多工作要做。我们需要针对卫星起源的不同假设开发新模型，以指导未来观测计划。”

该研究发表在《地球物理研究杂志》上。