对天王星的渴求：一个远在外的世界有一个要讲的故事

(2024-12-09 10:37:35)

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对天王星的渴求：一个远在外的世界有一个要讲的故事

By Leonard David

published 17 hours ago

Missions

“那个系统的每个组成部分都有违反我们的关于行星如何运作想法的一些特征” 。

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1986 年 1 月 14 日，美国宇航局旅行者 2 号宇宙飞船在它的飞越冰巨星期间拍摄的天王星的图像。 (Image credit: NASA/JPL-Caltech)

确实这是一个深远的建议：天王星和它的卫星应该是美国宇航局在2023-2032 年十年最高优先新创业旗舰使命。

拟议的被称为天王星轨道器和探测器（UOP）使命将进行一个多年的来产生一般冰巨行星的知识和特别的天王星系统的轨道旅行，通过飞越和一个大气探测器这样做。回报：“一个跨越广泛主题的变革性、突破性科学”。

天王星轨道器和探测器被倡导在“起源、世界和生命——一个十年行星科学和天体生物学战略2023-2032 年”的页面内。这份头条的文件于 2022 年发布，来自威望的美国国家科学院、工程院和医学院，并被美国宇航局和美国国家科学基金会赞助。

向下落！天王星探索可被通过轨道器/探测器使命打开，一个提议的 NASA新旗舰冒险。 (Image credit: Keck Institute for Space Studies/Chuck Carter)

改进我们的知识

帕萨迪纳加州理工学院的凯克空间研究所（KISS）去年年底举办了一次强调天王星的重要性的研讨会，探究如何在一个未来包括一个轨道器和一个探测器使命的上下文中最佳提高我们的天王星内部结构的了解。

带头举办凯克空间研究所研讨会的是霍夫施塔特（Mark Hofstadter），一个工作在南加州美国宇航局喷气推进实验室（JPL）的行星科学家。他不害羞太阳系并承认天王星是他最喜欢的行星。

太空网站采访了霍夫施塔特来讨论天王星的探索——那个一个质量约为地球 14.5 倍的遥远冰巨行星——能提供的。这颗行星已经只被访问过一次，被美国宇航局的旅行者 2 号宇宙飞船回到1986 年在一次短暂的飞越期间中。

霍夫施塔特说，在行星社区内许多人很集中在天王星使命上。至于凯克空间研究所研究，它集中在天王星系统的一个方面上，他说：了解行星内部的当前结构和组成以了解关于它的形成和演变。

霍夫施塔特说，“我个人相信了解内部是去天王星的最重要原因”。但他也强调天王星是一个复杂的系统，由行星的内部、它的大气层、它的光环和小卫星、更大的卫星、它的磁层以及与太阳风的相互作用组成。

霍夫施塔特说，因此正如十年勘察所指出的那样，研究天王星有跨广泛的主题来产生变革性的、突破性的科学的潜力。

霍夫施塔特补充道，“你甚至可以扩展'系统'的想法来包括天王星如何在它的生命周期上引力上改变太阳系中其他天体的路径，潜在的影响地球，该系统的每个组成部分都有违反我们的行星如何运作的一些想法的特征” 。

冰巨星

霍夫施塔特忠告，这就是为什么天王星轨道器和探测器计划要在该系统中间放置一个轨道器——一个配备了各种仪器的航天器以及一个进入大气层的探测器——被预计急剧的增加我们的整个太阳系以及围绕其他恒星运行的行星的了解的。

为什么他将天王星的内部评为最迫人的调查使命？

喷气推进实验室行星科学家回答道，“我们在我们银河系中已经发现的数千颗行星中，大多数的是大小与天王星和海王星差不多的。这使天王星成为一种重要的行星类型，我们将应用我们在天王星学到的到所有那些我们不能详细研究的其他遥远行星”。

复杂的系统

霍夫施塔特强调，关于天王星和海王星的组成和结构有许多未知数。例如，科学家们不确定是否天王星有一个深的硬的区域。

霍夫施塔特说，“我们称它们为'冰巨星'，因为我们最初认为它们主要由水冰形成，但最近有些人已经争论它们应该主要是岩石”。了解关于内部的基本东西——某些我们只能通过用宇宙飞船去那里来学习的东西——将帮助我们了解这种类型的行星如何形成和演化” 。

哈勃太空望远镜在 2014 年和 2022 年拍摄的行星古怪天王星的观望。天王星滚在它的随它遵循一个 84 个地球年轨道环绕太阳的边上，而不是像地球做的那样以更垂直的位置自旋。 (Image credit: NASA, ESA, STScI, Amy Simon/GSFC, Michael H. Wong/UC Berkeley with image processing by Joseph DePasquale/Space Telescope Science Institute)

天真的地球为中心观望

还有一个天王星的天体生物学潜力问题。霍夫施塔特说，侦察外太阳系火星以外的行星的历史一直是令人惊奇的。

真的，我们天真的以地球为中心的观望最初的表明了需要阳光来为生命提供能量，我们认为火星以外的地方将是寒冷的、不活跃的、死的世界。

霍夫施塔特说，“我们现在知道有其他加热外太阳系中的冰冷天体并形成液态海洋的方法，我们仍然相信液态水对生命是至关重要的，其他地方生命的化学可能与地球上的那个不同的工作” 。

旅行者 2 号于 1986 年拍摄了飞越图像，这些图像被用来制作这些天王星卫星的马赛克。最近的一项研究提示天王星卫星米兰达 （Miranda）可能 在它的表面下隐藏着一个水海洋，这可能潜在的是一个维持生命的环境。(Image credit: NASA/JPL-Caltech/Ted Stryk)

天王星的卫星

鉴于此，木星和土星的一些卫星现在被认为是我们太阳系中最有可能来发现外星生命的地方。

霍夫施塔特说，“我们关于天王星卫星知道的不够多不能说它们是否也拥有液态海洋，但理论研究已经表明它们可能的，这个再结合旅行者号的图像显示一些天王星卫星有地质学上年轻的表面，使生命可能存在于天王星的一颗卫星的冰壳下是合理的” 。

霍夫施塔特戴上他的更推测性的帽子说，有些人已经问木星、土星、天王星或海王星内是否生命可以存在。

霍夫施塔特说，“这样的生命将可能的有一个与地球的起源截然不同的起源，我不认为任何人能说是否这是合理的。也不清楚人们如何能够检测到这样的生命”。

由詹姆斯韦伯太空望远镜拍摄的天王星和卫星。 (Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI. Image processing: J. DePasquale (STScI))