探索天王星:美国天文学“十年计划”公布最新旗舰任务( 二 )
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旅行者2号于1986年1月14日从大约780万英里(约1270万公里)距离拍摄的天王星图像 , 图片来自美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室
【探索天王星:美国天文学“十年计划”公布最新旗舰任务】科学家研究发现 , 天王星的环境并不适宜生命 。 这颗行星的温度、压力和成分特征很可能过于极端与不稳定 , 生物体因此难以适应 。 此外 , 天王星有一个不寻常的、形状不规则的磁层 。 磁场通常与行星的自转方向一致 , 天王星的磁场却是倾斜的 。
综合前述特征 , 天王星的内部低能量、活跃的大气动力学和复杂的磁场都是目前需要探索的重要谜题 。 科学家曾推测 , 可能是太阳系形成期间的一次巨大撞击导致了这座行星极端的轴向倾斜 。 而在旅行者2号飞掠天王星获得的有限数据中 , 天王星的大型冰岩卫星显示了出人意料的地质活动证据 , 预示着其卫星可能存在海洋 。 同时 , 旅行者2号在1986年飞过天王星时看到了一些离散的云 。 最近的观测显示 , 天王星在接近春分时会表现出动态云 , 包括光亮快速变化的特征 。
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1986年1月24日旅行者2号飞掠天王星时拍摄的“月牙形”天王星图像 , 图片来自NASA喷气推进实验室、美国地质调查局
对此 , “十年计划”提出将天王星轨道飞行器和探测器(UOP)作为最高优先级的新旗舰任务 , 并最好于2023年至2032年启动 。 UOP任务将提供一个大气探测器 , 对天王星系统进行多年的轨道旅行 , 以加深人们对冰巨星的认识 。 其科学探索目标将涉及天王星的起源、内部与大气构成、磁气圈、卫星和光环 。 该任务可在现有的运载火箭上发射 , 最佳发射时机在2031年和2032年 , 并可利用木星引力辅助缩短发射时间 。
作为该计划报告的联合主席 , 美国西南研究院的行星科学家RobinCanup表示 , 偏向研究天王星而不是海王星的决定可以归结为“天体机会主义” 。 如果在2031年或2032年由猎鹰重型火箭发射任务 , 轨道器可以得到木星引力协助 , 13年后到达天王星 , 如果选择海王星 , 则需要更长时间 。 “这项任务(UOP)在技术上已经做好了准备 , ”Canup说道 , “我们提议立即开始 。 ”但能否实现这一目标 , 取决于NASA能否制定出受到疫情和任务成本飙升影响的合理预算 。
对天王星的进一步研究还可能拓展人们对系外行星的认识 。 科学家认为 , 围绕着天王星的两组光环、密集排列的卫星和一些奇怪的物体 , 可能是来自海王星之外被称为柯伊伯带区域的彗星或物体 。
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