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標題: 天王星的兩個衛星可能有活躍的地下海洋 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2023-3-24 12:43 AM 標題: 天王星的兩個衛星可能有活躍的地下海洋

本帖最後由 jiunn36 於 2023-3-24 12:43 AM 編輯

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　　一項新的研究發現﹐天王星的兩個衛星可能有活躍的海洋﹐正在向太空輸送物質。大約40年前﹐美國宇航局的旅行者2號飛船經過天王星時﹐在收集的輻射數據中發現了奇怪的特徵﹐這使得人們意識到天王星系統中可能比以前認為的發生了更多的事情。關於衛星Ariel和Miranda的新發現也支持天王星的五顆最大的衛星可能有地下海洋的想法﹐這是旅行者2號飛越觀測提出的想法。
　　研究小組檢查了宇宙飛船在1986年收集的輻射和磁場數據﹐遠在它離開太陽系之前。旅行者2號是目前唯一訪問過天王星的航天器﹐最新報道的觀測結果顯示﹐這個冰巨人的27個已知衛星中有一兩個正在向天王星系統添加等離子體粒子。這種探測是以「捕獲」高能粒子的形式出現的﹐這種粒子是飛船在離開冰巨人時發現的。Miranda和/或Ariel可能做到這一點的機制目前尚不清楚﹐但有一個非常誘人的可能原因﹕一個或兩個冰冷的衛星可能在其凍結的表面下擁有液態海洋﹐正在積極地向太空噴射物質羽狀物。
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　　類似的釋放粒子的衛星存在於天王星的太陽系夥伴冰巨人海王星和氣體巨人木星和土星周圍。在木星的衛星歐羅巴和土星的土衛二的情況下﹐正是對粒子和磁場數據的研究提供了這些是海洋衛星的第一個線索。「高能粒子測量是發現海洋世界的先驅﹐這並不罕見﹐」該研究的主要作者﹐馬里蘭州勞雷爾的約翰·霍普金斯應用物理實驗室(APL)的空間科學家伊恩·科恩在一份聲明中說。
　　科恩補充說﹕「我們已經做了幾年﹐高能粒子和電磁場測量不僅對理解空間環境很重要﹐而且對更大的行星科學研究也很重要。」「事實證明﹐比我還老的數據也是如此。這恰恰表明﹐去一個系統並親自探索它是多麼有價值。」這些發現只會加強行星科學家將航天器送回天王星和海王星以收集更多數據的願望﹐這導致了一項耗資42億美元的天王星旗艦任務作為美國宇航局下一個主要行星任務的建議。
　　這項任務要到21世紀30年代初才能準備好發射﹐所以與此同時﹐研究人員一直在研究旅行者2號飛越期間收集的舊數據﹐以獲得新的發現。科恩和他的團隊研究的數據是由旅行者2號上的APL建造的低能帶電粒子(LECP)儀器收集的﹐該儀器描述了被捕獲粒子的數量。科恩說﹕「有趣的是﹐這些粒子被限制在天王星的磁赤道附近。」。他解釋說﹐這很奇怪﹐因為系統內的磁波通常會導致粒子擴散﹐但這些粒子在行星的赤道附近擁擠在一起﹐位於Ariel和Miranda之間。
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　　該小組不得不排除旅行者2號探測到的擁擠粒子可能是航天器飛過天王星磁層尾部的偶然等離子流的結果。他們確定﹐如果是這種情況﹐該特徵將具有比旅行者2號發現的更廣泛的粒子分佈﹐因此允許他們排除這種對不尋常數據特徵的解釋。科恩和他的團隊隨後開始探索簡單的物理模型﹐使用自旅行者2號37年前飛越天王星以來開發和獲得的海洋衛星知識來重現航天器收集的數據。這向他們表明﹐這一特徵可能只來自於一個強大而穩定的粒子源﹐有一個特定的機制來激發它們。
　　他們排除了其他可能的解釋﹐得出這樣的理論﹕被捕獲的粒子至少來自天王星的一個衛星﹐Ariel和/或Miranda是主要的嫌疑人。該小組認為﹐這些粒子是以蒸汽羽的形式噴射出來的﹐類似於從土衛二噴發出來的蒸汽羽。另一種可能的噴射機制是「濺射」﹐這是一種高能粒子與表面碰撞的過程﹐引發其他粒子噴射到太空中。科恩在提到羽流和濺射假說時說﹕「現在﹐這兩種可能性各佔一半。」。
　　無論天王星系統中是哪種噴射機制在起作用﹐給予這些粒子能量的機制幾乎是相同的。這種激發機制很可能是從衛星流入太空的持續粒子流﹐產生電磁波。然後這些波將這些粒子中的一小部分加速到足以被LCEP儀器探測到的能量。這個過程也將保持粒子被捕獲﹐從而被緊緊地限制住﹐就像旅行者2號看到的那樣。
　　科學家們需要從天王星周圍地區收集更多的數據﹐才能最終確定這些粒子來自Ariel和/或Miranda的次表層海洋。科恩總結道﹕「這些數據與那裡存在活躍海洋衛星的令人興奮的潛力相一致。」。「我們總是可以進行更全面的建模﹐但在我們有新數據之前﹐結論總是有限的。」。

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