天王星是太陽係中最冷的行星。信用:uux.cn/美國國家航空航天局/JPL
（神秘的地球uux.cn）據對話（邁克·索利）：天王星是太陽的第七顆行星，在太陽係外圍運行，距離地球約20億英裏(32億公裏)。這是一個巨大的世界——直徑是地球的四倍，質量是地球的15倍，體積是地球的63倍。
超過35年沒有被宇宙飛船訪問過，天王星位於我們太陽係中探索最少的區域之一。盡管自1986年旅行者2號飛越以來，科學家們已經從望遠鏡觀察和理論工作中了解了一些情況，但這顆行星仍然是一個謎。
很容易把太陽係分成兩大組:一個是有四顆岩石行星的內層，一個是有四顆巨行星的外層。但是大自然一如既往地更加複雜。天王星和海王星，太陽的第八顆行星，與其他行星有很大的不同。兩者都是冰巨人，主要由水、冰、氨和甲烷等化合物組成；它們是平均溫度為零下320到零下350華氏度(零下212攝氏度)的地方。
通過最近對係外行星的發現——距離我們太陽係數萬億英裏之外的世界——天文學家了解到冰巨人在整個銀河係都很常見。它們挑戰了我們對行星形成和演化的理解。天王星離我們比較近，是我們了解它們的基石。
新任務
航天界的許多人——像我一樣——正在敦促美國國家航空航天局發射一艘機器人宇宙飛船去探索天王星。事實上，2023年行星科學家十年調查將這樣的旅程列為新美國國家航空航天局旗艦任務的最高優先事項。
這一次，宇宙飛船不會像旅行者2號那樣，簡單地飛過天王星，飛往別處。取而代之的是，探測器將花費數年時間環繞並研究這顆行星，它的27個衛星和13個環。
你可能會奇怪，為什麽把飛船送到天王星而不是海王星。這是軌道結構的問題。由於這兩顆行星在未來二十年的位置，從地球出發的宇宙飛船將比海王星更容易到達天王星。在正確的時間發射，軌道飛行器將在大約12年後到達天王星。
這裏有一些天王星軌道飛行器可以幫助回答的基本問題:天王星到底是由什麽組成的？為什麽天王星向一側傾斜，在夏天它的兩極幾乎直接指向太陽——這與太陽係中的所有其他行星都不同？是什麽產生了天王星奇怪的磁場，形狀與地球不同，並且與行星旋轉的方向不一致？大氣環流是如何作用於一個冰巨人的？所有這些問題的答案告訴我們冰巨人是如何形成的？
盡管自旅行者2號飛越以來，科學家在這些和其他問題上取得了進展，但沒有什麽可以替代從軌道航天器上直接、近距離和重複的觀察。
光環和那些衛星
天王星周圍的光環可能由肮髒的冰構成，比土星周圍的光環更薄更暗。天王星軌道飛行器將在其中尋找“漣漪”，類似於湖麵上的波浪。找到它們將讓科學家們把光環作為一個巨大的地震儀來幫助我們了解天王星的內部，這是它最大的秘密之一。
這些衛星大多以莎士比亞和蒲柏作品中的文學人物命名，主要由冰和岩石的混合物凍結而成。其中五顆衛星尤其引人注目。米蘭達、愛麗兒、翁布裏爾、泰坦尼婭和奧伯龍都大到足以成為球形，它們本身就被視為微型世界。
在飛越期間，旅行者2號拍攝了衛星南半球的低分辨率圖像。(它們的北半球仍未被發現，仍然是我們太陽係未被探索的主要前沿之一。)這些圖像包括阿裏爾上的冰火山照片——這是過去地質和構造活動的誘人線索，可能還有地下水。

米蘭達是一個多坑多景的世界，它是天王星的衛星，可能是一個海洋世界。鳴謝:uux.cn/美國國家航空航天局/JPL加州理工學院
海洋和生命的可能性
這導致了任務中最令人興奮的部分之一:許多行星科學家提出理論，認為Ariel，也許是其他五個衛星中的大多數或全部，可能是一個海洋世界，在固體，冰冷的表麵下幾英裏處有巨大的地下液態水。找出任何一顆衛星是否有海洋是這項任務的主要目標之一。
這就是為什麽軌道飛行器可能會攜帶磁力計的一個原因——當它的一個衛星穿過天王星的磁場時，探測地下海洋的電磁相互作用。測量衛星重力場的儀器和研究其表麵地質的照相機也會有所幫助。
正如我們所知，液態水是生命的基本需求。如果探測到了海洋，科學家們將會尋找月球上生命的其他成分——比如能量、營養和有機物。
沒有成交
這項任務的發射日期還沒有確定，美國國家航空航天局也沒有正式批準其資助。成本可能會超過十億美元。
要考慮的一個關鍵因素是:宇宙按照自己的時間表運行，這些航天器到天王星的軌跡會隨著行星沿著它們的軌道運行而改變。理想情況下，美國國家航空航天局將在2031年或2032年發射一次任務，以最大限度地方便軌跡和最小化旅行時間。這個時間跨度比看起來要短；為發射做好準備需要數年的計劃——以及更多年的航天器建造。這就是為什麽現在是時候開始這個過程，並資助這個迷人的世界的使命。