天卫一是天王星五颗主要卫星之一,由威廉·拉塞尔在1851年与天卫二一同发现。英文名Ariel既对应莎士比亚《暴风雨》中的精灵,也见于蒲柏的诗作;正式编号Uranus I并不表示它最先发现,而是传统编号体系中的位置。
JPL给出的平均半径约578.9±0.6千米,平均密度约1.539±0.026克每立方厘米,说明它可能由水冰与较高密度的岩石成分混合构成。轨道半长轴约190,929千米,约2.520379日绕天王星一周,并因潮汐锁定而以近似固定的一面朝向行星。
旅行者2号是唯一近距离观测过天卫一的航天器。1986年的影像显示,它的反照率在天王星大卫星中很高,表面既有撞击坑,也有贯穿广阔区域的断层、峡谷与沟槽。部分峡谷谷底较为平坦、撞击坑较少,常被解释为比周围高地更年轻的地质单元。
这些年轻地貌可能由构造拉伸、内部水冰或冰—氨混合物上涌,以及所谓冰火山活动共同形成。不过“可能发生冰火山”来自形态与热演化模型,并非已经观测到今天仍在喷发。过去的轨道共振和潮汐加热被视为潜在能量来源,具体时间与强度仍不确定。
天卫一表面存在水冰的光谱证据,前后半球在二氧化碳冰等成分上可能不对称。带电粒子轰击、磁层环境与微陨石撞击都可改变表层化学,因此遥感检测到的成分不一定直接代表深部。是否存在或曾存在液态层,目前没有现场测量可确认。
它为研究冰质卫星在低温环境下如何释放内部热量提供了重要样本。与天卫二较暗、较古老的外观相比,天卫一更明亮且改造更强,说明相邻卫星即使处在同一行星系统,也可能拥有显著不同的热历史和表面更新速率。
天卫一在业余设备中极为暗弱,通常需要较大口径、精确定位和优良天空才能从天王星眩光旁分辨。档案参数是平均值;旅行者2号只详细拍到部分表面,地质年代来自撞击坑统计和相对地层关系,不能等同于实验室测定的绝对年龄。未来轨道器若能进行全球测绘、重力和磁场测量,才可能判断年轻地貌的年代、热源及内部是否分层。
