Открытие | |
---|---|
Обнаружено | Уильям Гершель |
Дата открытия | 11 января 1787 г. [1] |
Обозначения | |
Обозначение | Уран IV |
Произношение | / ˈ oʊ b ər ɒ n / или / ˈ oʊ b ər ə n / [ 2] |
Прилагательные | Оберониан / ɒ b ə ˈ r oʊ n i ə n / [3] |
Орбитальные характеристики | |
583 520 км [4] | |
Эксцентриситет | 0,0014 [4] |
13.463 234 д [4] | |
Средняя орбитальная скорость | 3,15 км/с (расчетная) |
Наклон | 0,058° (к экватору Урана) [4] |
Спутник | Уран |
Физические характеристики | |
761,4 ± 2,6 км (0,1194 Земли ) [5] | |
7 285 000 км 2 [а] | |
Объем | 1 849 000 000 км 3 [б] |
Масса | (3,1104 ± 0,0749) × 10 21 кг [7] |
Средняя плотность | 1,682 г/см 3 (расчетный) |
0,358 м/с² [с] | |
0,738 км/с [д] | |
предположительно синхронный [8] | |
Альбедо |
|
Температура | 70–80 К [10] |
14.1 [11] | |
Оберон / ˈ oʊ b ər ɒ n / , также называемый Уран IV , является самым внешним и вторым по величине крупным спутником планеты Уран . Это второй по массе из спутников Урана и десятый по величине спутник в Солнечной системе . Открытый Уильямом Гершелем в 1787 году, Оберон назван в честь мифического короля фей , который появляется как персонаж в пьесе Шекспира «Сон в летнюю ночь» . Его орбита частично лежит за пределами магнитосферы Урана .
Оберон, вероятно, образовался из аккреционного диска , окружавшего Уран сразу после образования планеты. Луна состоит примерно из равного количества льда и камня и, вероятно, дифференцирована на каменистое ядро и ледяную мантию . На границе между мантией и ядром может присутствовать слой жидкой воды. Поверхность Оберона, которая темного и слегка красного цвета, по-видимому, в первую очередь была сформирована ударами астероидов и комет. Она покрыта многочисленными ударными кратерами, достигающими 210 км в диаметре. Оберон обладает системой каньонов ( грабенов или уступов ), образовавшихся во время растяжения земной коры в результате расширения ее недр на ранней стадии эволюции.
Система Урана изучалась вблизи только один раз: в январе 1986 года космический аппарат «Вояджер-2» сделал несколько снимков Оберона, что позволило составить карту 40% поверхности спутника.
Оберон был открыт Уильямом Гершелем 11 января 1787 года; в тот же день он открыл крупнейший спутник Урана, Титанию . [1] [12] Позже он сообщил об открытии еще четырех спутников, [13] хотя впоследствии они были признаны ложными. [14] В течение почти пятидесяти лет после их открытия Титания и Оберон не наблюдались ни одним инструментом, кроме Уильяма Гершеля, [15] хотя луну можно увидеть с Земли с помощью современного любительского телескопа высокого класса. [11]
Все спутники Урана названы в честь персонажей, созданных Уильямом Шекспиром или Александром Поупом . Название Оберон произошло от Оберона , короля фей из «Сна в летнюю ночь» . [16] Названия всех четырёх спутников Урана, известных на тот момент, были предложены сыном Гершеля Джоном в 1852 году по просьбе Уильяма Лассела , [17] который открыл два других спутника, Ариэль и Умбриэль , годом ранее. [18] Неизвестно, придумал ли Гершель названия или это сделал Лассел, а затем запросил разрешение Гершеля. [19] Прилагательная форма названия — Обероновский, / ˌ ɒ b ə ˈ r oʊ n i ə n / . [20]
Первоначально Оберон назывался «вторым спутником Урана», а в 1848 году Лассел присвоил ему обозначение Уран II , [21] хотя иногда он использовал нумерацию Гершеля (где Титания и Оберон обозначались как II и IV). [22] В 1851 году Лассел в конечном итоге пронумеровал все четыре известных спутника в порядке их расстояния от планеты римскими цифрами , и с тех пор Оберон получил обозначение Уран IV . [23]
Оберон вращается вокруг Урана на расстоянии около 584 000 км, являясь самым дальним от планеты среди пяти его основных лун. [e] Орбита Оберона имеет небольшой эксцентриситет и наклон относительно экватора Урана. [4] Его орбитальный период составляет около 13,5 дней, что совпадает с его периодом вращения . Другими словами, Оберон приливно заблокирован , и одна сторона всегда направлена в сторону планеты. [8] Оберон проводит значительную часть своей орбиты за пределами магнитосферы Урана . [24] В результате его поверхность напрямую подвергается воздействию солнечного ветра . [10] Это важно, поскольку задние полушария спутников, вращающихся внутри магнитосферы, подвергаются воздействию магнитосферной плазмы, которая вращается вместе с планетой. [24] Эта бомбардировка может привести к потемнению задних полушарий, что фактически наблюдается у всех лун Урана, за исключением Оберона (см. ниже). [10]
Поскольку Уран вращается вокруг Солнца почти на боку, а его луны вращаются в экваториальной плоскости планеты, они (включая Оберон) подвержены экстремальному сезонному циклу. И северный, и южный полюса проводят 42 года в полной темноте, и еще 42 года в непрерывном солнечном свете, причем солнце восходит близко к зениту над одним из полюсов в каждое солнцестояние . [10] Пролет Вояджера -2 совпал с летним солнцестоянием южного полушария 1986 года, когда почти все северное полушарие было в темноте. Раз в 42 года, когда у Урана равноденствие и его экваториальная плоскость пересекает Землю, становятся возможными взаимные покрытия лун Урана. Одно из таких событий, длившееся около шести минут, наблюдалось 4 мая 2007 года, когда Оберон закрыл Умбриэль. [25]
Оберон является вторым по величине и вторым по массивности спутником Урана после Титании и девятым по массивности спутником в Солнечной системе. [f] Однако это десятый по размеру спутник , поскольку Рея , второй по величине спутник Сатурна и девятый по величине спутник, почти такого же размера, как Оберон, хотя он примерно на 0,4% больше, несмотря на то, что Оберон имеет большую массу, чем Рея. [27] Плотность Оберона 1,68 г/см3 , что выше типичной плотности спутников Сатурна , указывает на то, что он состоит примерно из равных пропорций водяного льда и плотного неледяного компонента. [28] Последний может состоять из камня и углеродистого материала, включая тяжелые органические соединения . [8] Наличие водяного льда подтверждается спектроскопическими наблюдениями, которые выявили кристаллический водяной лед на поверхности луны. [10] Полосы поглощения водяного льда сильнее на заднем полушарии Оберона, чем на переднем. Это противоположно тому, что наблюдается на других лунах Урана, где переднее полушарие демонстрирует более сильные сигнатуры водяного льда. [10] Причина этой асимметрии неизвестна, но она может быть связана с импактным озеленением (созданием почвы посредством ударов) поверхности, которое сильнее на переднем полушарии. [10] Удары метеоритов имеют тенденцию распылять (выбивать) лед с поверхности, оставляя темный неледяной материал позади. [10] Сам темный материал мог образоваться в результате радиационной обработки метановых клатратов или радиационного потемнения других органических соединений. [8] [29]
Оберон может быть дифференцирован в скалистое ядро , окруженное ледяной мантией . [28] Если это так, то радиус ядра (480 км) составляет около 63% от радиуса луны, а его масса составляет около 54% от массы луны — пропорции диктуются составом луны. Давление в центре Оберона составляет около 0,5 ГПа (5 кбар ). [28] Текущее состояние ледяной мантии неясно. Если лед содержит достаточно аммиака или другого антифриза , Оберон может обладать жидким океаническим слоем на границе ядра и мантии. Толщина этого океана, если он существует, составляет до 40 км, а его температура составляет около 180 К (близка к температуре эвтектики вода-аммиак 176 К). [28] Однако внутренняя структура Оберона сильно зависит от его термической истории, которая в настоящее время плохо известна. Хотя более поздние публикации, похоже, говорят в пользу активных подземных океанов на всех крупных лунах Урана. [30] [31]
Оберон — вторая по тёмности большая луна Урана после Умбриэля . [9] На её поверхности наблюдается сильный оппозиционный всплеск : её отражательная способность уменьшается с 31% при фазовом угле 0° ( геометрическое альбедо ) до 22% при угле около 1°. У Оберона низкое альбедо Бонда — около 14%. [9] Её поверхность в целом красного цвета, за исключением свежих ударных отложений, которые нейтральны или слегка голубоваты. [32] Оберон, по сути, самая красная среди основных лун Урана. Её заднее и переднее полушария асимметричны: последнее намного краснее первого, потому что содержит больше тёмно-красного материала. [29] Покраснение поверхностей часто является результатом космического выветривания , вызванного бомбардировкой поверхности заряженными частицами и микрометеоритами на протяжении жизни Солнечной системы. [29] Однако цветовая асимметрия Оберона, скорее всего, вызвана аккрецией красноватого материала, спирально движущегося из внешних частей системы Урана, возможно, из нерегулярных спутников , которые преимущественно происходят на ведущем полушарии, подобно спутнику Сатурна Япету . [33]
На поверхности Оберона преобладают два основных класса геологических особенностей: ударные кратеры и каньоны («каньоны» — глубокие, вытянутые, крутосклонные впадины [34] , которые, вероятно, были бы описаны как рифтовые долины или уступы на Земле). [8] Поверхность Оберона наиболее сильно кратерирована из всех лун Урана, с плотностью кратеров, приближающейся к насыщению — когда образование новых кратеров уравновешивается разрушением старых. Такое большое количество кратеров указывает на то, что у Оберона самая древняя поверхность среди лун Урана. [35] Диаметр кратеров достигает 206 километров для самого большого известного кратера, [35] Гамлета . [36] Многие крупные кратеры окружены яркими ударными выбросами ( лучами ), состоящими из относительно свежего льда. [8] Самые большие кратеры, Гамлет, Отелло и Макбет, имеют дно из очень темного материала, отложившегося после их образования. [35] Пик высотой около 11 км был замечен на некоторых снимках Voyager около юго-восточной части Оберона, [37] который может быть центральным пиком большого ударного бассейна диаметром около 375 км. [37] Поверхность Оберона пересекается системой каньонов, которые, однако, менее распространены, чем те, что обнаружены на Титании. [8] Бока каньонов, вероятно, представляют собой уступы, образованные нормальными разломами [g] , которые могут быть как старыми, так и свежими: последние пересекают яркие отложения некоторых крупных кратеров, указывая на то, что они образовались позже. [38] Самый выдающийся каньон Оберона — Моммурская каньон . [39]
Геология Оберона находилась под влиянием двух конкурирующих сил: образования ударных кратеров и эндогенного обновления поверхности. [38] Первое действовало на протяжении всей истории луны и в первую очередь отвечает за ее современный вид. [35] Последние процессы были активны в течение периода после образования луны. Эндогенные процессы были в основном тектоническими по своей природе и привели к образованию каньонов, которые на самом деле являются гигантскими трещинами в ледяной корке. [38] Каньоны стерли части старой поверхности. [38] Растрескивание коры было вызвано расширением Оберона примерно на 0,5%, [38] которое произошло в две фазы, соответствующие старым и молодым каньонам.
Природа темных пятен, которые в основном встречаются на ведущем полушарии и внутри кратеров, неизвестна. Некоторые ученые выдвинули гипотезу, что они имеют криовулканическое происхождение (аналоги лунных морей ), [35] в то время как другие считают, что удары вырвали темный материал, погребенный под чистым льдом ( коркой ). [32] В последнем случае Оберон должен быть по крайней мере частично дифференцированным, с ледяной коркой, лежащей поверх недифференцированной внутренней части. [32]
Особенность | Назван в честь | Тип | Длина (диаметр), км | Координаты |
---|---|---|---|---|
Моммур Часма | Моммур, французский фольклор | Часма | 537 | 16°18′ю.ш. 323°30′в.д. / 16,3°ю.ш. 323,5°в.д. / -16,3; 323,5 |
Антоний | Марк Антоний | Кратер | 47 | 27°30′ю.ш. 65°24′в.д. / 27,5°ю.ш. 65,4°в.д. / -27,5; 65,4 |
Цезарь | Юлий Цезарь | 76 | 26°36′ю.ш. 61°06′в.д. / 26,6°ю.ш. 61,1°в.д. / -26,6; 61,1 | |
Кориолан | Кориолан | 120 | 11°24′ю.ш. 345°12′в.д. / 11,4°ю.ш. 345,2°в.д. / -11,4; 345,2 | |
Фальстаф | Фальстаф | 124 | 22°06′ю.ш. 19°00′в.д. / 22,1°ю.ш. 19,0°в.д. / -22,1; 19,0 | |
Гамлет | Гамлет | 206 | 46°06′ю.ш. 44°24′в.д. / 46,1°ю.ш. 44,4°в.д. / -46,1; 44,4 | |
Лир | Король Лир | 126 | 5°24′ю.ш. 31°30′в.д. / 5,4°ю.ш. 31,5°в.д. / -5,4; 31,5 | |
Макбет | Макбет | 203 | 58°24′ю.ш. 112°30′в.д. / 58,4°ю.ш. 112,5°в.д. / -58,4; 112,5 | |
Отелло | Отелло | 114 | 66°00′ю.ш. 42°54′в.д. / 66,0°ю.ш. 42,9°в.д. / -66,0; 42,9 | |
Ромео | Ромео | 159 | 28°42′ю.ш. 89°24′в.д. / 28,7°ю.ш. 89,4°в.д. / -28,7; 89,4 | |
Детали поверхности Оберона названы в честь мужских персонажей и мест, связанных с произведениями Шекспира. [41] |
Предполагается, что Оберон образовался из аккреционного диска или субтуманности: диска из газа и пыли, который либо существовал вокруг Урана в течение некоторого времени после его образования, либо был создан гигантским ударом, который, скорее всего, придал Урану его большой наклон . [42] Точный состав субтуманности неизвестен; однако относительно высокая плотность Оберона и других лун Урана по сравнению со лунами Сатурна указывает на то, что она могла быть относительно бедна водой. [h] [8] Значительные количества углерода и азота могли присутствовать в форме оксида углерода и N 2 вместо метана и аммиака . [42] Луны, которые образовались в такой субтуманности, содержали бы меньше водяного льда (с CO и N 2, захваченными в виде клатрата) и больше камня, что объясняет более высокую плотность. [8]
Аккреция Оберона, вероятно, длилась несколько тысяч лет. [42] Удары, сопровождавшие аккрецию, вызвали нагрев внешнего слоя луны. [43] Максимальная температура около 230 К была достигнута на глубине около 60 км. [43] После окончания формирования подповерхностный слой остыл, в то время как внутренняя часть Оберона нагрелась из-за распада радиоактивных элементов, присутствующих в его породах. [8] Остывающий приповерхностный слой сжался, в то время как внутренняя часть расширилась. Это вызвало сильные растягивающие напряжения в коре луны, что привело к растрескиванию. Современная система каньонов может быть результатом этого процесса, который длился около 200 миллионов лет, [44] подразумевая, что любая эндогенная активность по этой причине прекратилась миллиарды лет назад. [8]
Первоначальный аккреционный нагрев вместе с продолжающимся распадом радиоактивных элементов, вероятно, были достаточно сильны, чтобы растопить лед [44], если присутствовал какой-то антифриз, такой как аммиак (в форме гидрата аммиака ) или немного соли . [28] Дальнейшее таяние могло привести к отделению льда от горных пород и образованию каменистого ядра, окруженного ледяной мантией. На границе ядра и мантии мог образоваться слой жидкой воды («океан»), богатый растворенным аммиаком. [28] Эвтектическая температура этой смеси составляет 176 К. [28] Если бы температура упала ниже этого значения, океан к настоящему времени бы замерз. Замерзание воды привело бы к расширению внутренней части, что также могло способствовать образованию каньоноподобного грабена . [35] Тем не менее, современные знания об эволюции Оберона весьма ограничены. Хотя недавний анализ пришел к выводу, что более вероятно, что более крупные луны Урана имеют активные подповерхностные океаны. [45]
До сих пор единственные крупные планы Оберона были получены зондом Voyager 2 , который сфотографировал луну во время пролета мимо Урана в январе 1986 года. Поскольку максимальное сближение Voyager 2 с Обероном составляло 470 600 км, [46] лучшие изображения этой луны имеют пространственное разрешение около 6 км. [35] Изображения покрывают около 40% поверхности, но только 25% поверхности были получены с разрешением, позволяющим проводить геологическое картирование . [35] Во время пролета южное полушарие Оберона было направлено к Солнцу , поэтому темное северное полушарие не могло быть изучено. [8] Никакой другой космический аппарат никогда не посещал систему Урана.