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

Ontdekking van de manen van Uranus

William Herschel, de persoon die Uranus ontdekte, was ook de eerste die manen in een baan om de planeet ontdekte. Zes jaar nadat hij Uranus had ontdekt, vond hij in één nacht de twee grootste manen van Uranus: Titania en Oberon. Beide zijn minder dan de helft van de diameter van de maan van de aarde.

Het duurde nog eens 60 jaar voordat astronomen de volgende twee grootste manen, Ariël en Umbriël, vonden, die slechts de diameter van de maan van de aarde hebben. Daarna duurde het bijna 100 jaar meer om de volgende te vinden, Miranda, die slechts een zevende van de diameter van de Maan op aarde is. Dat was in 1948, en de ontdekker was Gerard Kuiper, bekend van de ‘Kuipergordel’.

Deze vijf manen zijn de enige manen van Uranus die groot genoeg zijn om bolvormig te zijn. Het aantal is vergelijkbaar met wat er is op Jupiter, dat er vier heeft, en Saturnus, dat er zeven heeft. Maar Uranus heeft meer dan deze 5 manen. Het heeft er minstens 27. De andere zijn allemaal kleiner en niet-bolvormig.

De Voyager 2-missie vond 10 manen tijdens zijn vlucht in 1986, terwijl op aarde gebaseerde telescopen na de Voyager-flyby hebben de rest gevonden. Alle manen zijn genoemd naar magische geesten en karakters uit de werken van Shakespeare en Alexander Pope.

De regelmatige en onregelmatige manen van Uranus

De manen van Uranus kunnen worden geclassificeerd als regelmatig of onregelmatig , maar in tegenstelling tot Jupiter of Saturnus zijn de meeste manen die bekend staan om Uranus tot dusver regelmatig. De 18 reguliere manen bevinden zich in zeer cirkelvormige banen en bewegen in dezelfde richting waarin Uranus roteert.

Dit suggereert dat ze gevormd zijn uit een aanwasschijf die Uranus omgeeft. Maar omdat Uranus op zijn kant draait, betekent dit dat deze gewone manen typisch extreme seizoenscycli hebben, net als Uranus.

Het ene halfrond van de manen ervaart constant dag, terwijl het andere de nacht ervaart, in de respectievelijke zomers en winters. Sinds Voyager 2 tijdens de zuidelijke zomer langs Uranus vloog, betekent dit dat we alleen de close-up van de helft van elke maan hebben kunnen zien.

De negen onregelmatige manen zijn meer elliptisch, hellend of retrograde banen, wat suggereert dat ze ergens anders zijn gevormd, maar vervolgens werden gevangen door het zwaartekrachtveld van Uranus.

Meer informatie over het aarde-maansysteem.

De samenstelling en structuur van de manen van Uranus

Alle manen van Uranus zijn een mengsel van ijs en gesteente en hebben meestal een neutraal grijze kleur. De vijf grote ronde manen lijken qua samenstelling behoorlijk op elkaar, en zijn ongeveer half rots en half ijs. Ze hebben allemaal inslagkraters en tektonische kenmerken zoals canyons en kliffen.

Ze zijn ook vaak donkerder dan de manen van Saturnus, met donkere organische stoffen vermengd met de ijzige oppervlakken. Donkere oppervlakken suggereren misschien dat ze ouder zijn dan de manen van Saturnus, aangezien ouder zijn ze meer tijd zou geven om hun oppervlak te vervuilen.

De grootste maan, Titania, heeft een kloof genaamd Messina Chasma, die ongeveer drie keer zo groot is. langer dan de Grand Canyon op aarde. Op Oberon is de hoogste berg vergelijkbaar in hoogte met Mauna Kea op aarde.

Bij Umbriel is er een krater genaamd Wunda-krater met een vreemde heldere ring van materiaal erin. Het kan kooldioxide-ijs zijn. De ring is ongeveer vijf kilometer breed. Het is niet bekend waarom het er is of hoe het zich had kunnen vormen. Bij Ariel zijn er laaggelegen gladde vlaktes die waarschijnlijk zijn gevormd door cryovulkanisme, waar minder dan 100 miljoen jaar geleden een oplossing van water en ammoniak op het oppervlak uitbarstte.

Dit is een transcriptie uit de videoserie A Field Guide to the Planets. Bekijk het nu op The Great Courses Plus.

Miranda: The Smallest Moon of Uranus

De kleinste en binnenste van Uranus ‘ronde manen, Miranda, is anders dan de anderen. Het patchwork-oppervlak lijkt uit verschillende delen aan elkaar gestikt. De topografie op Miranda is zeer gevarieerd.

Miranda herbergt bijvoorbeeld de grootste klif van het zonnestelsel, genaamd Verona Rupes, die zich uitstrekt 20 kilometer hoog. Als een rots van de klif was gevallen, zou het, omdat Miranda’s zwaartekrachtversnelling meer dan 100 keer kleiner is dan die van de aarde, bijna 12 minuten duren voordat de rots de bodem bereikt.

Naast torenhoge kliffen, Miranda heeft ook gegroefde ovale en chevron-vormige kenmerken die coronae worden genoemd. Er zijn er drie op het halfrond die we ons hebben kunnen voorstellen. Het zijn deze coronae die Miranda zijn lappendeken geven.

Misschien lang geleden werd Miranda uit elkaar gebroken door een catastrofale impact, maar toen werden de stukken zwaartekracht weer in elkaar getrokken, maar in een verwisselde volgorde. De gegroefde coronae zou zich dan hebben gevormd toen de zwaardere, rotsachtige delen van de maan naar het binnenland afdaalden en de meer drijvende, ijsrijke delen naar de oppervlakte kwamen.

Het is echter onwaarschijnlijk dat een impact zo krachtig is zou de stukken dichtbij genoeg hebben gelaten om te hergroeperen. Het is dus waarschijnlijker dat deze coronae eigenlijk het resultaat zijn van getijdekrachten die op Miranda inwerken, een beetje zoals Jupiter Io aandoet.

Getijdekrachten van Uranus zouden Miranda herhaaldelijk hebben gebogen en samengedrukt, waardoor er genoeg hitte was zodat het ijzige materiaal van de maan gemakkelijk kan bewegen. Stijgende indringers van warm ijs, diapirs genaamd, zouden op het oppervlak van Miranda zijn geduwd, waardoor het gegroefde terrein dat wordt gezien, ontstaat. Het is mogelijk dat een soortgelijk mechanisme verantwoordelijk is voor de coronae op Venus, behalve dat Venus stijgende diapirs van warm gesteente heeft, geen ijs, die de ovale, kroonachtige oppervlaktekenmerken creëren.

Meer informatie over Saturnus en de ringen.

De ringen van Uranus

Behalve manen heeft Uranus ook ringen – 13 ervan. Dit klinkt als veel, maar de ringen zijn erg dun en donker, met enkele brede scheidingen. Ze zijn zo donker als de ringen van Jupiter, maar ze zijn niet stoffig zoals zij.

De deeltjes in de ringen van Uranus zijn eigenlijk vrij groot, meestal in grootte variërend van basketballen tot grote huizen. Saturnus heeft enkele ringdeeltjes die groot zijn, maar de deeltjes van de ringen van Saturnus zijn veel helderder omdat ze meer ijsrijk zijn. Hoewel het niet bekend is waarom de ringdeeltjes van Uranus zo donker zijn, kan het zijn dat ze rijker zijn aan organische stoffen dan de ringen van Saturnus.

Deze ringen werden per ongeluk ontdekt in 1977. Wetenschappers waren geïnteresseerd in het bestuderen van de atmosfeer van Uranus, en ze waren van plan dit te doen door door de atmosfeer naar verre sterren te kijken. Dit wordt een occultatiestudie genoemd.

Bij deze studiestijl wacht men tot de timing precies goed is, zodat wanneer men vanaf de aarde kijkt, de te bestuderen planeet voor een verre, vaste ster passeert . Terwijl de planeet voor de ster begint te passeren, bedekt de atmosfeer van de planeet een deel van het licht van de ster.

Hierdoor lijkt de ster zwakker. Maar wat nog belangrijker is, de atmosfeer absorbeert bepaalde frequenties van licht van die ster op basis van waaruit de atmosfeer is samengesteld.

Het verrassende dat bij Uranus gebeurde was dat de ster zelfs voordat hij de ster bereikte, verdween en verscheen verschillende keren. Iets blokkeerde het zicht op de ster, en het was niet de planeet. Dezelfde verdwijnende handeling gebeurde in omgekeerde volgorde toen de ster uit de andere kant van Uranus tevoorschijn kwam.

Deze symmetrie betekende dat wat werd gezien geen individuele manen waren, maar in plaats daarvan ringen. Deze eerste ontdekking vond vijf ringen, en al snel volgden er meer. De ringen werden uiteindelijk afgebeeld door Voyager 2.

Hoewel het niet bekend is waaruit de ringen zijn gemaakt, zijn ze waarschijnlijk een mengsel van steen en ijs. Ze kunnen zijn ontstaan uit botsingen van eerdere manen die de planeet omringen.

Hun smalheid suggereert dat de ringen ofwel extreem jong zijn, zoals 1 miljoen jaar, of dat ze voor sommige van zijn dunne ringen.

Er zijn enkele herdermanen ontdekt voor Uranus. De kleine manen Cordelia en Ophelia herder bijvoorbeeld een van de ringen. In feite zijn de dunheid van ringen inspirerende zoekopdrachten naar nieuwe herdersmanen die de andere ringen omringen.

De Voyager 2-flyby was de enige missie die ooit naar Uranus is gestuurd. En het bracht slechts enkele minuten dicht bij de planeet door om gegevens te verzamelen om veel te onthullen van wat we weten over de werking van deze zijwaartse planeet en zijn al even gekantelde systeem van manen en ringen.

Veelgestelde vragen over de manen en ringen van Uranus