

最近的研究可能表明,对于任何航天器来说,木卫二(Europa)都将是一个艰难的着陆点,因为在其赤道附近可能存在高达50英尺的冰刺。但太阳系中有一个地方,能够让这里的崎岖地形相形见绌。
你害怕50英尺高的冰刺吗?那就等着面对11英里高的悬崖吧。
这里就是天王星的一颗部分绘制的、微小而不为人知的卫星——米兰达(Miranda)。它的大小与著名的海洋卫星土卫二(Enceladus)差不多,土卫二是土星上充满喷泉的小玩意儿,但这两个世界的历史却截然不同。虽然土卫二拥有丰富的海洋,令天体生物学家垂涎,但米兰达却是一个破碎的世界,有着深邃的峡谷、高耸的冰山,以及一种在太阳系圆形天体中独一无二的地形。
“米兰达的某些地质特征是米兰达独有的,”西南研究所(Southwest Research Institute)外太阳系部(Outer Solar System Department)部门经理卡莉·霍维特(Carly Howett)说。“这是一个非常奇怪的系统,也是一个非常难着陆的地方。”
想象一下,这里有着像霍维特所说的、像拼图一样被深度打碎的地形,有人“把碎片搅乱,然后说‘啊,就这样吧’”。最显著的特征是米兰达(Miranda)的一个名为“维罗纳悬崖”(Verona Rupes)的11英里高悬崖。这个悬崖如此之高,而引力又如此之低,以至于如果你跳下去,你会坠落12分钟。

它还点缀着一些被称为“冠状构造”(coronae)的奇特特征。它们长达100多英里,深12英里,尽管没有维罗纳悬崖那样陡峭的落差。它们看起来比表面其他部分更年轻,没有陨石坑,不像表面更“正常”的部分那样点缀着各种大小的撞击痕迹。
换句话说:在这里着陆简直是痴心妄想。我们只近距离见过米兰达一次,那是在1986年,旅行者2号(Voyager 2)在飞掠时拍摄了其大约一半的月球照片。那些相机没有现代航天器上成像仪的清晰度——新视野号(New Horizons)在2015年拍摄冥王星(Pluto)的照片分辨率达到每像素260英尺——因此,米兰达表面许多较小的特征仍然是一个谜。有可能存在一个好的着陆点,但“以数百米为尺度,在米兰达着陆无疑是一项艰巨的任务,”霍维特说。
起源故事
那么,这样一个世界是如何形成的呢?它可能曾经很像土卫二,有一个冰壳覆盖着内部的海洋,由于天王星(Uranus)的引力持续拉扯而保持温暖,天王星的引力足够强大,能够在其轨道上拉扯米兰达的内部。但随着时间的推移,米兰达退缩到更远的轨道,它开始看起来像另一个太阳系卫星——冥卫一(Charon)——的一个更极端、更小的版本,冥卫一与冥王星(Pluto)处于一种奇特的轨道锁定状态。
就像米兰达一样,冥卫一也可能曾经有过海洋。研究人员认为,当冥卫一的海洋冻结时,它向外膨胀,穿透了外层的冰壳,并在赤道附近造成了一系列巨大的裂缝。米兰达可能也发生了类似的事情,但由于米兰达比冥卫一小60%,因此来自下方的冰的挤压更加极端。这个过程使得米兰达看起来像是这个世界被粉碎然后又粗糙地拼凑在一起。(这种混乱程度如此之大,以至于研究人员曾经认为,某个巨大的物体撞击了这颗卫星并彻底重组了它,但这个想法已经不再流行了。)
我们之所以知道这一切,是因为我们只看到了这颗卫星的南半球。天王星及其卫星相对于其他行星是倾斜的。这意味着旅行者2号在飞掠时只看到了五颗最大卫星的下半部分。赤道地区是什么样子完全是个谜,更不用说北半球了。
这可能会随着一项专门针对天王星的任务而改变。一项任务正处于非常非常早期的规划阶段——早到NASA尚未给予其正式批准或预算。由马克·霍夫斯塔德(Mark Hoftstader)、艾米·西蒙(Amy Simon)和新视野号项目负责人艾伦·斯特恩(Alan Stern)提出的这项提议,呼吁对天王星进行另一次更详细的飞掠,并为海王星(Neptune)建造一个轨道器,海王星的卫星海卫一(Triton)在科学上比天王星的27颗卫星中的任何一颗都更受关注。研究人员对海卫一特别感兴趣,因为它被海王星的引力从柯伊伯带(Kuiper Belt,冥王星所在的冰冷区域)中拖出来并进入轨道。与米兰达不同的是,海卫一在地质上也很活跃,有喷发的间歇泉和氮气大气层。
“天王星和海王星都是冰巨星,但它们的冰卫星有着截然不同的系统,”霍维特说。
即使这项任务真的实现了,而且米兰达被列入了最终的科学优先级名单,它可能也不会像我们期望的那样提供关于米兰达如何形成的答案。霍维特将其与土星的卡西尼号(Cassini)任务进行了比较:在这个系统工作了13年后,我们留下的问题比答案还多,而且关于这个环状行星的后续任务已经提上日程。
“你了解得越多,就越会意识到自己不知道的越多,”霍维特说。“每个人都渴望了解更多。”
这可能意味着揭示这颗卫星的几个秘密可能会引发比米兰达上任何地貌更深奥的谜团——但不要指望我们在未来几十年内能够在那里着陆。