Umbriel Uranus II | |
![]() Voyager 2s beste bilde av Umbriel (24. januar 1986, NASA) | |
Type | Naturlig satellitt av Uranus |
---|---|
Orbitale egenskaper ( Epoch J2000.0 ) | |
Semi-hovedakse | 266 300 km |
Periapsis | 265.100 km |
Apoapsis | 267.500 km |
Eksentrisitet | 0,003 9 |
Revolusjonstid | 4144 d |
Tilbøyelighet | 0,128 ° |
Fysiske egenskaper | |
Diameter | 1.169 km |
Masse | 1.172 ± 0.135 × 10 21 kg . ≈ 2 × 10 -4 M Jord |
Gjennomsnittlig tetthet | 1,4 × 10 3 kg / m 3 |
Overflatens tyngdekraft | 0,23 m / s 2 |
Rotasjonsperiode | 4.144 d - Sannsynligvis synkron |
Tilsynelatende styrke | 14.47 (ved opposisjon) |
Middels albedo | 0,21 geometrisk: 0,26 Forbindelse: 0,10. |
overflate temperaturen |
75 K (gjennomsnitt) Maks 85 K |
Atmosfærens egenskaper | |
Atmosfærisk trykk | Ingen atmosfære |
Oppdagelse | |
Oppdageren | William lassell |
Dato for oppdagelse | 24. oktober 1851 |
Betegnelse (r) | |
Foreløpig betegnelse (r) | Uranus II |
Umbriel , også kalt Uranus II , er Uranus ' tredje naturlige satellitt i størrelse. Oppdaget i 1851 av William Lassell , sammen med Ariel , mottok han deretter navnet på et tegn i diktet The Loop of Hair Abducted av Alexander Pope .
Umbriel består hovedsakelig av is og en betydelig brøkdel av stein . Den indre strukturen kan skilles mellom en steinete kjerne og en iskappe . Overflaten er den mørkeste blant månene til Uranus , og ville hovedsakelig vært formet av meteorittpåvirkninger. Imidlertid antyder tilstedeværelsen av kløfter eksistensen av endogene prosesser på grunn av utvidelsen av det indre ved begynnelsen av utviklingen. Satellitten kunne ha gjennomgått en endogen overflatebehandling som ville ha dekket deler av de eldste flatene.
Blant satellittene til Uranus har Umbriel den overflaten som er mest preget av slagkratere etter Oberon , noen som måler opptil 210 km i diameter. Det viktigste geologiske trekket på overflaten av Umbriel er en ring av klart materiale i bunnen av Wunda- krateret .
I likhet med alle Uranus 'satellitter, dannet Umbriel sannsynligvis en akkretjonsdisk som omgir planeten like etter dannelsen. Uranus-systemet ble studert nøye en gang, av Voyager 2- sonden , i januar 1986 . Hun tok flere bilder av Umbriel, som gjorde det mulig å kartlegge omtrent 40% av overflaten.
Umbriel blir oppdaget av William Lassell den24. oktober 1851. Selv William Herschel , oppdag av Titania og Oberon , hadde hevdet ved slutten av XVIII th århundre har observert fire tilleggsmåner tilUranus, har disse observasjoner ikke blitt bekreftet. Disse fire objektene blir nå betraktet som observasjonsfeil.
Alle satellittene til Uranus fikk navn på tegn fra verkene til William Shakespeare eller Alexander Pope . De første fire navnene ble foreslått av John Herschel , sønnen til William, i 1852 på Lassells forespørsel. "Umbriel" er navnet på en karakter i The Stolen Hair Curl av dikteren Alexander Pope . I dette arbeidet er Umbriel den "mørke melankolske leprechaun", og navnet hans refererer til den latinske umbraen som betyr skygge. Navnene på de bemerkelsesverdige formasjonene på satellitten ble også valgt blant onde og underjordiske ånder av forskjellige mytologier: Zlyden, Setibos, Minepa, Alberich , Fin, Gob, Kanaloa, Peri , Skynd, Vuver (se tabell ). I 1851 tildelte Lassell endelig de fire kjente satellittene romertall basert på deres avstand fra planeten, og siden da blir Umbriel også referert til som Uranus II .
Umbriel kretser rundt Uranus i en gjennomsnittlig avstand på ca 266 000 km . Det er den tredje fjerneste av de fem største satellittene på planeten. Banen har lav eksentrisitet og en veldig liten tilbøyelighet i forhold til ekvator til Uranus. Dens omløpstiden er ca 4,1 Earth dager og faller sammen med dens rotasjonsperiode . Med andre ord, Umbriel er i synkron rotasjon , og har alltid samme halvkule som vender mot planeten. På samme måte har den en "fremre halvkule" som vender mot orbitalbevegelsen og en "bakre halvkule" som er motsatt den. Denne synkrone rotasjonen skyldes friksjonen forårsaket av store tidevann forårsaket av Uranus. Umbriels bane ligger helt innenfor magnetosfæren til Uranus. Dette er viktig fordi de bakre halvkulene til satellitter (som er blottet for atmosfære og bane i en magnetosfære, som Umbriel) blir rammet av magnetosfærisk plasma som roterer i synkronisme med planeten. Dette bombardementet kan føre til en mørkgjøring av de bakre halvkulene, noe som faktisk observeres på alle Uranusmåner unntatt Oberon . Sistnevnte tilbringer en betydelig brøkdel av tiden sin utenfor magnetosfæren til Uranus. Umbriel fungerer som en "vask" for ladede partikler i magnetosfæren. Så i 1986, mens Voyager 2- sonden var i nærheten av denne månens bane, observerte den et fall i antall energiske partikler den laget.
Ettersom rotasjonsaksen til Uranus er nær planet for sin bane rundt solen, og satellittenes baner er nær dens ekvatorialplan, er disse i et plan omtrent vinkelrett på planet for banen til Uranus. Satellitter utsettes derfor for en ekstrem sesongmessig syklus: hver av polene tilbringer vekselvis 42 jordiske år i fullstendig mørke og 42 år kontinuerlig opplyst, med solen nær toppunktet til en av polene ved solverv . Voyager 2s passasje i 1986 falt sammen med den sørlige halvkuleens sommersolverv, med nesten hele den nordlige halvkule i mørke. Hvert 42. år krysser jorden ved ekvivalent fra Uranus sitt ekvatoriale plan, og okkulasjoner mellom månene til Uranus blir observerbare. I 2007 og 2008 skjedde en rekke av disse hendelsene. Blant disse hendelsene er det mulig å sitere to okkultasjoner av Titania av Umbriel den15. august og 8. desember 2007, og en okkultasjon av Ariel av Umbriel the 19. august 2007. Foreløpig er Umbriel ikke involvert i noen orbitale resonanser med noen annen Uranus-satellitt. Tidligere kan han imidlertid ha resonert 3: 1 med Miranda . Dette kunne ha ført til at Mirandas orbital eksentrisitet økte. Denne orbital eksentrisiteten ville ha bidratt til den indre oppvarmingen og den geologiske aktiviteten til månen, mens Umbriels bane på samme tid bare ville blitt forstyrret litt. Uranus er svakere flatt på polene, men også mindre sammenlignet med satellittene enn Jupiter eller Saturn . Som et resultat kan disse månene lettere trekke seg fra kreftene som opprettholder sin bane i resonans. Etter at Miranda slapp fra denne resonansen (gjennom en mekanisme som trolig trakk henne inn i hennes nåværende, unormalt høye banevinkel), ville eksentrisiteten hennes blitt redusert, og derved deaktivert varmekilden som matet den eldgamle geologiske aktiviteten til Miranda.
Umbriel er den tredje i størrelse og den fjerde i fallende masse av Uranus-månene. Den spesifikke massen er faktisk 1,39 g / cm 3 , noe som indikerer at stjernen hovedsakelig består av vannis . I tillegg utgjør en tett komponent som fremdeles er ukjent, forskjellig fra vannis, omtrent 40% av den totale massen. Dette stoffet kan dannes av stein og / eller karbonholdig materiale, inkludert tunge organiske forbindelser som danner tolin . Tilstedeværelsen av vannis støttes av infrarøde spektroskopiske observasjoner , som avslørte tilstedeværelsen av vannis krystallisert på stjernens overflate. Vann is absorbsjonsbånd er mer uttalt på Umbriel fremre halvkule enn på den bakre halvkule. Årsakene til denne asymmetrien er ikke kjent. De kan imidlertid være relatert til bombardementet av ladede partikler fra magnetosfæren til Uranus, mer intense på den bakre halvkule, på grunn av plasma-rotasjonen. De energiske partiklene pleier å sprute vannis, bryte ned metanet som er fanget der som klatrat , og sverte det sammen med andre organiske materialer, og etterlate en mørk, karbonrik rest .
Bortsett fra vann er den eneste andre kjemiske forbindelsen identifisert på Umbriels overflate ved hjelp av infrarød spektroskopi karbondioksid (CO 2), som hovedsakelig er fokusert på den bakre halvkulen. Opprinnelsen er ikke tydelig forklart. Den kan produseres på stedet fra karbonater eller organiske materialer under påvirkning av energiske partikler fra Uranus magnetosfæren, eller ved ultrafiolett solstråling . Denne siste hypotesen ville forklare asymmetrien i fordelingen, siden den bakre halvkulen er utsatt for en mer intens magnetosfærisk innflytelse enn den fremre halvkulen. En annen mulig kilde vil være avgassing av CO 2ursting fanget av vannis inne i Umbriel. Lekkasje av denne CO 2 av interiøret kan knyttes til den tidligere geologiske aktiviteten til denne satellitten.
Umbriel kan ha differensiert seg til en steinete kjerne toppet av en iskappe . I dette tilfellet vil radiusen til kjernen (317 km ) være omtrent 54% av månens radius, og dens masse er omtrent 40% av månens - proporsjoner avhengig av sammensetningen av denne satellitten. Trykket i sentrum av Umbriel ville være rundt 0,24 GPa ( 2,4 kbar ). Tilstanden til den isete kappen er ikke kjent, selv om eksistensen av et hav under overflaten anses som usannsynlig.
Umbriel er den mørkeste av Uranus 'satellitter, som i seg selv er mørkere enn satellittene til planeter nærmere solen. For eksempel er området Ariel, en dobbeltsatellitt omtrent samme størrelse, mer enn dobbelt så lyst. Umbriel har en Bond-albedo på rundt 10%, mot Ariels 23%. Den refleksjon av den satellitt overflate reduseres fra 26% ved fasevinkel på 0 ° ( geometrisk albedo ) til 19% for en fasevinkel på 1 °, er dette det motsatte virkning . I motsetning til det som observeres for Oberon (en annen mørk uransk måne), er den observerte overflaten av Umbriel litt blåaktig. I tillegg vises de siste slaginnskuddene, veldig klare og enda mer uttalt blå (spesielt i Wunda-krateret , nær ekvator). Det kan være en asymmetri mellom den fremre og bakre halvkulen. Sistnevnte vil dermed virke rødere enn den første. Denne asymmetrien er ikke fullstendig etablert fordi overflaten til satellitten bare er kjent med 40%. Rødning av overflaten vil være en konsekvens av romlig erosjon på grunn av bombardement av ladede partikler og mikrometeoritter siden begynnelsen av solsystemet . Imidlertid er Umbriels fargesymmetri sannsynligvis også forårsaket av opphopning av rødlig materiale fra eksterne deler av Uranus 'system, muligens uregelmessige satellitter . Denne akkumuleringen vil fortrinnsvis forekomme på den fremre halvkule. Umbriels overflate er relativt homogen: den viser ikke sterke variasjoner i albedo eller farge.
Eksperter har hittil bare med sikkerhet identifisert en klasse geologiske strukturer på overflaten av Umbriel: slagkratere . Umbriels overflate har mange flere og større kratere enn Ariel eller Titania , og er også minst geologisk aktiv. Bare Oberon har flere slagkratere enn Umbriel. Diameterene på observerte kratere varierer fra noen få kilometer til 210 km for den største som er tydelig identifisert, Wokolo. Alle de kjente kratere på Umbriel har sentrale topper, men ingen har radiale utkastingssystemer .
Etternavn | Eponym | Kontaktinformasjon | Diameter (km) |
---|---|---|---|
Alberich | Alberich ( norrøn mytologi ) | 33 ° 36 ′ N, 42 ° 12 ′ Ø | 52 |
Slutt | End ( troll i folklore dansk ) | 37 ° 24 ′ S, 44 ° 18 ′ Ø | 43 |
Gob | Gob ( hedensk ) | 12 ° 42 ′ S, 27 ° 48 ′ Ø | 88 |
Kanaloa | Kanaloa ( polynesisk mytologi ) | 10 ° 48 ′ S, 14 ° 18 ′ V | 86 |
Malingee | Malingee ( australsk aboriginal mytologi ) | 22 ° 54 ′ S, 13 ° 54 ′ Ø | 164 |
Minepa | Minepa ( Makua- folket i Mosambik ) | 42 ° 42 ′ S, 8 ° 12 ′ Ø | 58 |
Peri | Peri ( persisk folklore ) | 9 ° 12 ′ S, 4 ° 18 ′ Ø | 61 |
Setibos | Setibos ( patagonisk ) | 30 ° 48 ′ S, 13 ° 42 ′ V | 50 |
Skynd | Skynd ( dansk folklore ) | 1 ° 48 ′ S, 28 ° 18 ′ V | 72 |
Vuver | Vuver ( finsk mytologi ) | 4 ° 42 'S, 48 ° 24' V | 98 |
Wokolo | Wokolo ( Bambara- folk i Vest- Afrika ) | 30 ° 00 ′ S, 1 ° 48 ′ Ø | 208 |
Wunda | Wunda ( australsk aboriginal mytologi ) | 7 ° 54 'S, 86 ° 24' V | 131 |
Zlyden | Zlyden (mytologi av slaverne ) | 23 ° 18 ′ S, 33 ° 48 ′ V | 44 |
Den mest spektakulære overflatestrukturen ligger i nærheten av Umbriel-ekvator: Wunda-krateret, med en diameter på ca 131 km . Bunnen av Wunda viser en stor ring av klart materiale, som ser ut til å være støtutkast. I nærheten, nær terminatoren , vises Vuver- og Skynd-kratere, som ikke har klare kanter, men hver har en klar sentral topp. Studier av profilen til Umbriel-skiven førte til analysen at den kunne være en veldig stor støtstruktur, 400 km i diameter og omtrent 5 km i dybden.
Som på de andre satellittene i Uranus, er overflaten til Umbriel foret med et system av kløfter med generell tendens NE - SV. Imidlertid er de ikke offisielt anerkjent. Dette er på grunn av den lave oppløsningen på bildene, og det generelt ensartede utseendet til denne satellitten, noe som gjør den geologiske kartleggingen vanskelig .
Umbriels tungt kraterede overflate har sannsynligvis holdt seg stabil siden den sene store bombardementet . De eneste tegnene på gammel intern aktivitet er kløfter og mørke polygoner, mørke flekker av komplekse former, som måler titalls eller hundrevis av kilometer. Polygonene ble identifisert fra presisjonsfotometri på Voyager 2 bilder ; de fordeles mer eller mindre jevnt på overflaten av Umbriel med en tendens NE - SV. Noen polygoner tilsvarer forsenkninger noen få kilometer dype, og kan ha blitt dannet under tidlige tektoniske episoder . I begynnelsen av XXI th århundre, er det ingen forklaring på utseendet så mørkt og uniform Umbriel. Overflaten kan dekkes med et relativt tynt lag med mørkt støv fra et støt eller eksplosivt vulkanutbrudd . Enda en mulighet er at Umbriels skorpe består av mørk materie, noe som ville ha forhindret dannelsen av lysstrukturer som radial utkast rundt kratere. Imidlertid synes tilstedeværelsen av Wundas klare struktur å være i strid med denne sistnevnte antagelsen.
Umbriel ville ha dannet seg fra en akkretjonsskive eller subtåke, det vil si en skive av gass og støv. Dette ville enten ha vært tilstede rundt Uranus en stund etter dannelsen, eller ville ha blitt skapt av den enorme innvirkningen som Uranus skylder sin glemsomhet. Den nøyaktige sammensetningen av undernebula er ukjent. Imidlertid indikerer den relativt høye tettheten av Umbriel og andre måner av Uranus sammenlignet med månene til Saturn at den må ha vært fattig i vann. Denne tåken kunne ha vært sammensatt av store mengder nitrogen og karbon i form av karbonmonoksid (CO) og dinitrogen (N 2) og ikke som ammoniakk eller metan. Satellittene som ble dannet i denne subtåken, ville inneholde mindre vannis (med CO og N 2fanget i form av klatrater ) og flere bergarter, noe som ville forklare deres høye tetthet.
Den Tilveksten Umbriel trolig varte tusenvis av år. Effektene som fulgte med tilveksten, varmet opp det ytre laget av satellitten. Maksimumstemperaturen på ca 180 K ble nådd på dybden på ca 3 km . Etter slutten av dannelsen av satellitten, avkjølte underoverflatesjiktet, mens det indre av Umbriel ble varmet opp ved nedbrytningen av de radioaktive elementene som var tilstede i bergartene. Det avkjølte laget under overflaten trakk seg sammen, mens interiøret utvidet seg. Dette forårsaket sterke påkjenninger i satellitten og forårsaket sprekker. Denne prosessen, som varte i rundt 200 millioner år, kunne være opprinnelsen til canyonsystemet som er synlig på Umbriel. All endogen aktivitet opphørte for flere milliarder år siden.
Den innledende oppvarmingen generert av tilveksten på den ene siden, og det radioaktive forfallet av elementene på den annen side, var sannsynligvis tilstrekkelig intens til å smelte isen; dette under forutsetning av at det i sin geologi eksisterte et frostvæske som ammoniakk (i form av ammoniakkhydrat ). En større smelting kunne ha skilt isen fra steinene og forårsaket dannelsen av en bergkjerne omgitt av en iskappe. Et lag med flytende vann (hav) rikt på oppløst ammoniakk kan ha dannet seg ved grensen mellom kjernen og kappen. Smeltetemperaturen for denne blanding er 176 K . Imidlertid er det sannsynlig at temperaturen har falt under denne verdien, og at dette havet har blitt frosset i lang tid som et resultat. Umbriel er månen til Uranus som var minst utsatt for fenomenet endogen overflatebehandling, selv om den, som de andre månene i Uranus, kunne ha kjent en episode av denne typen, veldig tidlig i sin eksistens.
Akkurat nå (april 2011), er de eneste bildene som er tilgjengelige av Umbriel øyeblikksbilder med lav oppløsning tatt av Voyager 2- sonden . Hun fotograferte månen under flyet over Uranus iJanuar 1986. Minste avstand mellom sonden og Umbriel har vært 325.000 km , og de beste bildene av stjernen har en romlig oppløsning på rundt 5,2 km . Bildene dekker omtrent 40% av overflaten, men bare 20% av overflaten ble fotografert med tilstrekkelig kvalitet til å utføre geologisk kartlegging . Når du flyr over Umbriel, ble den sørlige halvkule pekt mot solen, og derfor var den nordlige halvkulen mørk og kunne derfor ikke studeres. Ingen andre romsonder besøkte Uranus og Umbriel. Den Uranus Orbiter og sonde program , kan lanseringen av som planlegges for årene 2020 til 2023, bør gi detaljer om kunnskap om Uranus' satellitter og spesielt på Umbriel.