Von Sabine Stanley, Ph.D., Johns Hopkins University

Entdeckung der Monde des Uranus

William Herschel, der Uranus entdeckte, war es auch der erste, der Monde entdeckt, die den Planeten umkreisen. Sechs Jahre nachdem er Uranus entdeckt hatte, fand er in einer einzigen Nacht die beiden größten Uranmonde: Titania und Oberon. Beide haben weniger als den halben Durchmesser des Erdmondes.

Es dauerte weitere 60 Jahre, bis die Astronomen die nächsten beiden größten Monde, Ariel und Umbriel, gefunden hatten, die nur den Durchmesser des Erdmondes haben. Dann dauerte es fast 100 Jahre, bis die nächste gefunden wurde, Miranda, die nur ein Siebtel des Durchmessers des Erdmondes beträgt. Das war im Jahr 1948 und der Entdecker war Gerard Kuiper vom „Kuipergürtel“.

Diese fünf Monde sind die einzigen Monde des Uranus, die groß genug sind, um kugelförmig zu sein. Die Zahl ist ähnlich wie bei Jupiter mit vier und Saturn mit sieben. Aber Uranus hat mehr als diese 5 Monde. Es hat mindestens 27. Die anderen sind alle kleiner und nicht sphärisch.

Die Mission Voyager 2 fand während ihres Vorbeiflugs 1986 10 Monde, während erdgestützte Teleskope nach dem Vorbeiflug der Voyager habe den Rest gefunden. Alle Monde sind nach magischen Geistern und Charakteren aus den Werken von Shakespeare und Alexander Pope benannt.

Die regulären und unregelmäßigen Monde von Uranus

Uranus ‚Monde können entweder als regulär oder als unregelmäßig klassifiziert werden Im Gegensatz zu Jupiter oder Saturn sind die meisten für Uranus bekannten Monde bisher regelmäßig. Die 18 regulären Monde befinden sich auf sehr kreisförmigen Bahnen und bewegen sich in die gleiche Richtung, in die sich Uranus dreht.

Dies deutet darauf hin, dass sie sich aus einer Akkretionsscheibe gebildet haben, die Uranus umgibt. Da sich Uranus jedoch auf der Seite dreht, bedeutet dies, dass diese regulären Monde normalerweise extreme saisonale Zyklen aufweisen, genau wie Uranus.

Eine Hemisphäre der Monde erlebt ständig den Tag, während die andere Nacht in der jeweilige Sommer und Winter. Da Voyager 2 im südlichen Sommer von Uranus geflogen ist, konnten wir nur die Hälfte jedes Mondes aus der Nähe sehen.

Die neun unregelmäßigen Monde sind elliptischer, geneigter oder rückläufiger Umlaufbahnen, was darauf hindeutet, dass sie sich anderswo gebildet haben, dann aber vom Uranus-Schwerefeld erfasst wurden.

Erfahren Sie mehr über das Erd-Mond-System.

Die Zusammensetzung und Struktur der Monde des Uranus

Alle Uranus-Monde sind eine Mischung aus Eis und Gestein und haben tendenziell eine neutrale graue Farbe. Die fünf großen runden Monde sind in ihrer Zusammensetzung ziemlich ähnlich und bestehen aus etwa halb Fels und halb Eis. Sie alle haben Einschlagkrater und tektonische Merkmale wie Canyons und Klippen.

Sie sind außerdem tendenziell dunkler als Saturnmonde, wobei dunkle organische Stoffe mit den eisigen Oberflächen gemischt sind. Dunkle Oberflächen könnten darauf hindeuten, dass sie älter sind als die Saturnmonde, da sie durch ihr Älterwerden mehr Zeit haben, ihre Oberflächen zu verschmutzen.

Der größte Mond, Titania, hat eine Schlucht namens Messina Chasma, die etwa dreimal so groß ist länger als der Grand Canyon der Erde. Auf Oberon ist der höchste Berg ähnlich hoch wie Mauna Kea auf der Erde.

In Umbriel befindet sich ein Krater namens Wunda-Krater, in dem sich ein seltsamer heller Materialring befindet. Es kann Kohlendioxideis sein. Der Ring ist ungefähr fünf Kilometer breit. Es ist nicht bekannt, warum es dort ist oder wie es sich gebildet haben könnte. In Ariel gibt es tief liegende glatte Ebenen, die wahrscheinlich durch Kryovulkanismus entstanden sind, wo vor weniger als 100 Millionen Jahren eine Wasser- und Ammoniaklösung an der Oberfläche ausbrach.

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Miranda: Der kleinste Mond des Uranus

Der kleinste und innerste Teil von Uranus ‚Runde Monde, Miranda, unterscheidet sich von den anderen. Die Patchwork-Oberfläche scheint aus verschiedenen Teilen zusammengenäht worden zu sein. Die Topographie auf Miranda ist sehr unterschiedlich.

Zum Beispiel beherbergt Miranda die größte Klippe des Sonnensystems, Verona Rupes, die sich erstreckt 20 Kilometer hoch. Wenn ein Stein von der Klippe fallen gelassen würde, würde es fast 12 Minuten dauern, bis der Stein den Boden erreicht, da Mirandas Gravitationsbeschleunigung über 100-mal kleiner ist als die der Erde.

Zusätzlich zu den hoch aufragenden Klippen, Miranda verfügt auch über gerillte ovale und Chevron-förmige Merkmale, die als Coronae bezeichnet werden. Es gibt drei davon auf der Hemisphäre, die wir uns vorstellen konnten. Es sind diese Koronae, die Miranda ihr Patchwork-Aussehen verleihen.

Vielleicht wurde Miranda vor langer Zeit durch einen katastrophalen Aufprall auseinandergebrochen, aber dann zogen sich die Teile gravitativ wieder zusammen, aber in einer gemischten Reihenfolge. Die gerillten Koronae hätten sich dann gebildet, als die schwereren, felsigen Teile des Mondes ins Innere hinabstiegen und die schwimmfähigeren, eisreichen Teile an die Oberfläche stiegen.

Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass ein Aufprall so stark ist hätte die Stücke nahe genug gelassen, um sich neu zu gruppieren. Es ist also wahrscheinlicher, dass diese Koronae tatsächlich das Ergebnis von Gezeitenkräften sind, die auf Miranda wirken, ähnlich wie Jupiter es mit Io tut.

Gezeitenkräfte von Uranus hätten Miranda wiederholt gebogen und zusammengedrückt und genug Wärme verursacht damit sich das eisige Material des Mondes leicht bewegen kann. Steigende Eindringlinge von warmem Eis, Diapire genannt, hätten sich auf der Oberfläche von Miranda angesammelt und das gerillte Gelände verursacht, das man sieht. Es ist möglich, dass ein ähnlicher Mechanismus für die Koronae auf der Venus verantwortlich ist, außer dass die Venus aufsteigende Diapire aus warmem Gestein und nicht aus Eis aufweist, die die ovalen, kronenartigen Oberflächenmerkmale erzeugen.

Erfahren Sie mehr über Saturn und die Ringe.

Die Ringe des Uranus

Zusätzlich zu den Monden hat Uranus auch Ringe – 13 davon. Das klingt nach viel, aber die Ringe sind sehr dünn und dunkel, mit einigen breiten Abständen. Sie sind dunkel wie Jupiters Ringe, aber sie sind nicht so staubig wie sie.

Die Partikel in Uranus ‚Ringen sind tatsächlich ziemlich groß und reichen normalerweise von Basketbällen bis zu großen Häusern. Saturn hat einige große Ringpartikel, aber die Partikel der Saturnringe sind viel heller, da sie eisreicher sind. Obwohl nicht bekannt ist, warum Uranus ‚Ringpartikel so dunkel sind, kann dies daran liegen, dass sie reich an organischen Stoffen sind als Saturnringe.

Diese Ringe wurden 1977 versehentlich entdeckt. Wissenschaftler waren daran interessiert, Uranus‘ Atmosphäre zu untersuchen, und Sie planten dies, indem sie entfernte Sterne durch die Atmosphäre betrachteten. Dies wird als Okkultationsstudie bezeichnet.

Bei dieser Art der Untersuchung wird gewartet, bis das Timing genau richtig ist, sodass der zu untersuchende Planet beim Blick von der Erde vor einem weit entfernten Fixstern vorbeizieht . Wenn der Planet vor dem Stern vorbeizieht, bedeckt die Atmosphäre des Planeten einen Teil des Lichts des Sterns.

Dadurch erscheint der Stern schwächer. Noch wichtiger ist jedoch, dass die Atmosphäre bestimmte Lichtfrequenzen von diesem Stern absorbiert, je nachdem, woraus sich die Atmosphäre zusammensetzt.

Das Überraschende an Uranus war, dass der Stern bereits vor Erreichen des Sterns verschwand und verschwand tauchte mehrmals wieder auf. Etwas versperrte den Blick auf den Stern und es war nicht der Planet. Der gleiche Verschwinden-Akt ereignete sich in umgekehrter Reihenfolge, als der Stern von der anderen Seite des Uranus auftauchte.

Diese Symmetrie bedeutete, dass es sich nicht um einzelne Monde handelte, sondern um Ringe. Diese erste Entdeckung fand fünf Ringe, und bald folgten weitere. Die Ringe wurden schließlich von Voyager 2 abgebildet.

Obwohl nicht bekannt ist, woraus die Ringe bestehen, handelt es sich wahrscheinlich um eine Mischung aus Gestein und Eis. Sie haben sich möglicherweise aus Kollisionen früherer Monde gebildet, die den Planeten umgeben.

Ihre Enge lässt darauf schließen, dass die Ringe entweder extrem jung sind, wie 1 Million Jahre, oder dass sie Hirtenmonde haben müssen, wie sie bei Saturn für einige ihrer Monde zu sehen sind dünne Ringe.

Für Uranus wurden einige Hirtenmonde entdeckt. Zum Beispiel hüten die kleinen Monde Cordelia und Ophelia einen der Ringe. Tatsächlich inspiriert die Dünnheit der Ringe die Suche nach neuen Hirtenmonden, die die anderen Ringe umgeben.

Der Voyager 2-Vorbeiflug war die einzige Mission, die jemals an Uranus gesendet wurde. Und es verbrachte nur Minuten in der Nähe des Planeten und sammelte Daten, um viel von dem zu enthüllen, was wir über die Funktionsweise dieses seitwärts gerichteten Planeten und sein gleichermaßen geneigtes System aus Monden und Ringen wissen.

Häufige Fragen zu den Monden und Ringen von Uranus