太空新发现：隐藏的月球

航海家2号于1986年拍摄的天王星图像。

美国国家航空航天局称，天文学家借助詹姆斯·韦伯空间望远镜的强大视野，发现了一颗此前未知的、围绕天王星旋转的卫星。这一发现使得这颗冰巨星的已知卫星数量增至29颗——而且很可能还有更多卫星等待被发现。

这颗卫星是通过韦伯近红外相机于2月2日拍摄的一系列长达40分钟的长曝光图像而显现出来的。

“这是一颗小卫星，但却是一项重大发现，即使是美国国家航空航天局的航海家2号飞船在近40年前的飞越中也未曾发现它，”科罗拉多州博尔德市西南研究所太阳系科学与探索分部首席科学家玛丽亚姆·埃尔·穆塔米德在一份声明中表示。

穆塔米德是一项韦伯观测计划的首席研究员，该计划致力于分析天王星通常难以观测的环系和内层卫星的结构与动力学。

天王星环系的辉光以及这颗卫星极小的尺寸——直径约6英里（10公里）——很可能使其躲过了航海家2号的视线。航海家2号是唯一执行过飞越天王星和海王星任务的人类探测器，同时也避开了哈勃等望远镜的观测，这些望远镜曾观测过太阳系的外行星。

穆塔米德说，这颗卫星和构成天王星环系的部分物质可能有一个共同的起源，这可能意味着环系和卫星是同一古老事件产生的碎片。

这颗暂命名为S/2025 U1的卫星，可能揭示天王星环系是如何形成的——无论是通过引力还是某个古老事件——从而为了解这些神秘环系的结构、稳定性和历史提供一个窗口，她表示。

“这一发现提出了新的问题：天王星周围还隐藏着多少这样的小卫星？它们又是如何与它的环系相互作用的？”穆塔米德说。

此动画显示了新发现的卫星围绕天王星的轨道。

寻找微小卫星
在太阳系行星周围发现卫星并不是很常见的事情，但围绕木星、土星、天王星和海王星这样的巨行星，这种情况确实时有发生。

“这些行星拥有许多卫星，其中一些非常微小且暗淡，以至于我们仍在不断发现它们，”穆塔米德说。

新发现的卫星是属于围绕天王星运行的一个小型卫星系统中的第14颗成员——所有这些卫星的轨道都比它的五颗最大卫星（米兰达、阿里尔、乌姆柏里厄尔、泰坦尼亚和奥伯龙）更靠近行星。

“它位于距离天王星中心约35,000英里（56,000公里）处，在奥菲莉亚（刚好位于天王星主环系之外）和比安卡（另外两颗环绕该行星的小卫星）的轨道之间，沿行星的赤道平面运行，”穆塔米德说。“其近乎圆形的轨道表明它可能是在当前位置附近形成的。”

穆塔米德说，发现这颗卫星并非易事，因为它体积微小、颜色暗淡且移动迅速，这使其在天王星环系的背景辉光中几乎不可见。她说，韦伯近红外相机的高分辨率和灵敏度非常适合寻找如此微弱、遥远的天体。

韦伯望远镜捕捉人眼不可见的红外光的能力，在早期的观测中也提供了对天王星环系、卫星、大气和天气的一瞥。

“它的发现既凸显了天王星系统的动态复杂性，也展现了现代天文学的敏锐洞察力。”

航海家2号于1986年1月24日拍摄的天王星冰卫星米兰达图像。

迄今为止，天王星的所有卫星都以威廉·莎士比亚和亚历山大·蒲柏作品中的人物命名。

这颗此前未知的卫星尚未获得文学名称，国际天文学联合会（负责为天体指定官方名称的机构）需要批准一个名字。

华盛顿特区卡内基科学研究所的天文学家斯科特·谢泼德说，确定天王星究竟有多少颗卫星的部分困难在于这些天然卫星距离行星很近，以及行星本身发出的强烈眩光。谢泼德未参与这项新观测，但曾在2024年帮助发现了一颗天王星卫星。

“这颗新的天王星卫星是一个非常激动人心的发现，因为它非常靠近天王星，并且很可能与内环系有关联，”谢泼德说。“这一发现展示了詹姆斯·韦伯空间望远镜能够进行比以往任何时候都更深空探测成像的能力。”

不断增长的卫星群
SETI研究所（位于加利福尼亚州山景城）太阳系动力学和行星环系高级研究科学家、合作首席研究员马修·蒂斯卡雷诺说，没有其他行星拥有像天王星那样多的内层小卫星。美国国家航空航天局称，天文学家不太清楚这些微小卫星是如何避免相互碰撞的，因为它们彼此靠得非常近，但这些卫星可能充当着天王星狭窄环系的“牧羊人”角色。

“它们与环系之间复杂的相互关系暗示了一段混沌的历史，模糊了环系和卫星系统之间的界限，”蒂斯卡雷诺在一份声明中说。“此外，这颗新卫星比先前已知的内层卫星中最小的那颗还要小、暗得多，这使得很可能还有更多的复杂性有待发现。”

在航海家2号于1986年开创性地飞掠观测天王星之前，只发现了五颗卫星——即其最大的五颗卫星，其中前两颗于1787年发现，第五颗于1948年发现。

航海家2号在其飞越期间发现了10颗卫星，直径范围从16到96英里（26到154公里）不等。据美国国家航空航天局称，哈勃望远镜和地基望远镜又发现了另外13颗微小卫星，它们的尺寸范围从8到10英里（12到16公里）不等，并且看起来比沥青还要暗。根据该航天局的资料，内层卫星似乎由冰和岩石构成，而奥伯龙之外的卫星很可能是被捕获到天王星轨道上的小行星。

“展望未来，这颗卫星的发现强调了现代天文学如何继续建立在像航海家2号这样的任务遗产之上，”穆塔米德在她的声明中说。“航海家2号于1986年1月24日飞越天王星，首次让人类近距离观察了这个神秘的世界。近四十年后的今天，詹姆斯·韦伯空间望远镜正在将这一前沿推向更远。”

计划于21世纪30年代初执行的未来天王星探测任务，包括一个轨道器和一个大气探测器，也可能帮助天文学家以前所未有的方式了解这颗冰巨星。

韦伯近红外相机拍摄到了这颗新卫星以及另外13颗已知卫星（共28颗）的图像。

一项迟来的探索
天王星的特征主要由航海家2号飞越期间收集的数据定义，但对这颗侧向旋转的冰巨星进行另一次更详细的探访已经迟来已久，这有助于揭示行星的大气动力学、复杂的磁场、其极端倾斜和环系的成因。详细的观测还可能揭示天王星的卫星中是否存在冰封的海洋世界。

由美国国家科学院、工程院和医学院撰写的2022年行星科学十年调查报告，建议将首个专用的天王星轨道器和探测器任务作为美国国家航空航天局的下一个大型任务。目前，尚不清楚该任务在美国国家航空航天局未来计划中的位置，尤其是在该机构面临白宫提议将美国国家航空航天局科学预算削减多达一半的情况下。

谢泼德说，肯定还有更多未被发现的天王星卫星，它们只有几公里大小，但会比新发现的这颗卫星更暗，也更难发现。

“很可能需要通过詹姆斯·韦伯空间望远镜拍摄极长曝光图像，或通过未来的天王星航天器任务来发现新的卫星，”谢泼德说。

接下来，穆塔米德和她的团队希望揭示这颗新卫星轨道的更多细节，搜索更多的卫星，并为任何天王星轨道器和探测器任务的规划提供支持。

“发现一颗围绕天王星的新卫星有助于科学家更好地理解其奇特系统的形成方式，揭示其环系的奥秘，并为我们未来的任务（如美国国家航空航天局的天王星轨道器和探测器任务）做好准备，”穆塔米德说。