通过詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)，天文学家发现天王星的卫星Ariel可能隐藏在地下的液态水海洋中。

　　这一发现可能为围绕这颗天王星卫星的一个谜团提供答案，这个谜团一直困扰着科学家:Ariel的表面覆盖着大量的二氧化碳冰。这是令人困惑的，因为天王星及其卫星与太阳的距离是地球与太阳的距离的20倍，二氧化碳变成气体并消失在太空中。这意味着一定有一些过程更新了阿里尔表面的二氧化碳。

　　先前的理论认为，这是由于阿里尔表面和被困在天王星磁层中的带电粒子相互作用的结果，这些带电粒子提供电离辐射，分解分子并留下二氧化碳，这一过程被称为“辐射分解”。

　　然而，来自JWST的新证据表明，这些二氧化碳的来源可能不是来自阿里尔外部，而是来自它的内部，可能来自埋在地下的海洋。

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　　因为化学元素和分子吸收和发射特征波长的光，所以它们在光谱上留下了单独的“指纹”。这一发现背后的团队利用JWST收集了来自Ariel的光谱，这有助于他们描绘出天王星卫星的化学组成。

　　将其与地球实验室中化学混合物的模拟光谱进行比较，研究小组发现，阿里尔拥有太阳系中最富含二氧化碳的沉积物。这不仅使永久远离天王星的被潮汐锁定的Ariel一侧的冰层厚度增加了10毫米(0.4英寸)，而且还首次发现了一氧化碳的明显沉积。

　　“它不应该在那里。在一氧化碳稳定之前，你必须降到30开尔文(零下405华氏度)，”约翰霍普金斯应用物理实验室(APL)的团队负责人理查德卡特赖特在一份声明中说。“毫无疑问，一氧化碳必须主动补充。”

　　这是因为阿里尔的表面温度平均比这个关键温度高出65华氏度(18摄氏度)左右。

　　卡特赖特承认，放射性溶解可以解释这种补充的部分原因。然而，从旅行者2号1986年飞掠天王星及其卫星的观测和其他最近的发现表明，辐射分解背后的相互作用可能是有限的，因为天王星的磁场轴和其卫星的轨道平面相互抵消了大约58度。

　　这意味着，在阿里尔表面看到的大部分碳/氧化合物可能是由阿里尔冰下的液态水海洋中的化学过程产生的。

　　一旦在阿里尔的深海中形成，这些碳氧化物就会从天王星卫星冰冷外壳的裂缝中逸出，甚至可能被强大的喷发羽流爆炸喷出。

　　一段时间以来，科学家们一直怀疑阿里尔表面的裂缝和伤痕可能表明存在活跃的冰火山，火山喷出的是冰泥而不是熔岩。这些羽流可能非常强大，它们将物质发射到天王星的磁场中。

　　在爱丽儿表面看到的大多数裂缝和沟槽位于月球远离天王星的一面。如果二氧化碳和一氧化碳从这些特征泄漏到天王星卫星的表面，这就可以解释为什么这些化合物在冰体的背面发现的数量更多。

　　JWST还发现了更多地下液态水海洋的化学证据。光谱分析暗示了碳酸盐矿物的存在，当岩石与液态水相遇并相互作用时产生的盐。

　　“如果我们对碳酸盐特征的解释是正确的，那么这是一个相当大的结果，因为这意味着它必须在内部形成，”卡特赖特解释说。“这是我们绝对需要通过未来的观察、建模或一些技术组合来证实的。”

　　自从40年前的旅行者2号之后，再没有航天器访问过天王星及其卫星，这甚至不是该航天器的主要任务。2023年，行星科学和天体生物学十年调查强调了优先考虑天王星系统的专门任务的必要性。

　　卡特赖特认为，这样的任务将提供一个机会，收集有关天王星和海王星的宝贵信息，海王星是太阳系的另一个冰巨星。这样的任务还可以提供有关这些系统中其他潜在海洋卫星的重要数据。然后，这些信息可以应用于太阳系以外的太阳系外行星或“系外行星”。

　　“所有这些新发现都强调了天王星系统是多么引人注目，”团队成员、美国宇航局应用物理实验室的科学家伊恩·科恩说。“无论是解开太阳系形成的关键，更好地了解地球复杂的磁层，还是确定这些卫星是否是潜在的海洋世界，我们行星科学界的许多人都非常期待未来探索天王星的任务。”

　　该团队的研究发表在周三(7月24日)的《天体物理学杂志通讯》上。