Autor: dr Sabine Stanley, Johns Hopkins University

Odkrycie księżyców Urana

William Herschel, osoba, która odkryła Urana, również jako pierwszy odkrył księżyce krążące wokół planety. Sześć lat po odkryciu Urana jednej nocy odnalazł dwa największe księżyce Urana: Tytanię i Oberon. Oba mają mniej niż połowę średnicy Księżyca Ziemi.

Astronomowie zajęli kolejne 60 lat, aby znaleźć dwa następne największe księżyce, Ariel i Umbriel, które mają tylko średnicę Księżyca Ziemi. Potem prawie 100 lat zajęło znalezienie następnej, Mirandy, która ma zaledwie jedną siódmą średnicy ziemskiego Księżyca. To było w 1948 roku, a odkrywcą był Gerard Kuiper ze słynnego „Pasa Kuipera”.

Te pięć księżyców to jedyne księżyce Urana, które są na tyle duże, że mogą być kuliste. Liczba jest podobna do tego, co jest na Jowiszu, który ma cztery, i Saturnie, który ma siedem. Ale Uran ma więcej niż te 5 księżyców. Ma co najmniej 27. Pozostałe są mniejsze i niesferyczne.

Misja Voyager 2 znalazła 10 księżyców podczas przelotu w 1986 r., A teleskopy na Ziemi po przelocie Voyagera znalazłem resztę. Wszystkie księżyce noszą nazwy magicznych duchów i postaci z dzieł Szekspira i Aleksandra Pope’a.

Regularne i nieregularne księżyce Urana

Księżyce Urana można sklasyfikować jako regularne lub nieregularne , ale w przeciwieństwie do Jowisza czy Saturna, większość księżyców znanych z Urana jest jak dotąd regularna. 18 regularnych księżyców znajduje się na bardzo kołowych orbitach i porusza się w tym samym kierunku, w którym obraca się Uran.

Sugeruje to, że uformowały się one z dysku akrecyjnego otaczającego Urana. Ale ponieważ Uran obraca się na boku, oznacza to, że te regularne księżyce mają zazwyczaj ekstremalne cykle sezonowe, tak jak Uran.

Jedna półkula księżyców nieustannie doświadcza dnia, podczas gdy druga doświadcza nocy, w odpowiednie lata i zimy. Odkąd Voyager 2 przeleciał obok Urana podczas południowego lata, oznacza to, że byliśmy w stanie zobaczyć z bliska tylko połowę każdego księżyca.

Dziewięć nieregularnych księżyców znajduje się na bardziej eliptycznym, nachylonym lub wstecznym orbity, co sugeruje, że powstały gdzie indziej, ale zostały następnie przechwycone przez pole grawitacyjne Urana.

Dowiedz się więcej o układzie Ziemia-Księżyc.

Skład i struktura księżyców Urana

Wszystkie księżyce Urana są mieszaniną lodu i skał i mają zazwyczaj neutralny szary kolor. Pięć dużych okrągłych księżyców jest dość podobnych pod względem składu, składa się w połowie z skały, a w połowie z lodu. Wszystkie mają kratery uderzeniowe i cechy tektoniczne, takie jak kaniony i klify.

Są też zwykle ciemniejsze niż księżyce Saturna, z ciemnymi substancjami organicznymi zmieszanymi z lodowymi powierzchniami. Ciemniejsze powierzchnie mogą sugerować, że są starsze niż księżyce Saturna, ponieważ bycie starszymi dałoby im więcej czasu na zanieczyszczenie ich powierzchni.

Największy księżyc, Tytania, ma kanion zwany Messina Chasma, który jest około trzy razy większy dłużej niż Wielki Kanion Ziemi. Na Oberon, najwyższa góra ma podobną wysokość do Mauna Kea na Ziemi.

W Umbriel znajduje się krater zwany kraterem Wunda, w którym znajduje się dziwny jasny pierścień materiału. Może to być lód z dwutlenku węgla. Pierścień ma około pięciu kilometrów szerokości. Nie wiadomo, dlaczego się tam znajduje ani jak mogło powstać. W Ariel znajdują się nisko położone, gładkie równiny, które prawdopodobnie powstały w wyniku kriowolkanizmu, gdzie woda i roztwór amoniaku wybuchły na powierzchni mniej niż 100 milionów lat temu.

To jest zapis z serii filmów A Field Guide to the Planets. Obejrzyj teraz, w The Great Courses Plus.

Miranda: Najmniejszy Księżyc Urana

Najmniejszy i najbardziej wewnętrzny z rundy Urana księżyce, Mirando, różni się od pozostałych. Wygląda na to, że jej patchworkowa powierzchnia została zszyta z różnych części. Topografia Mirandy jest bardzo zróżnicowana.

Na przykład Miranda jest gospodarzem największego klifu Układu Słonecznego, zwanego Verona Rupes, który rozciąga się 20 kilometrów wysokości. Gdyby kamień spadł z klifu, to ponieważ przyspieszenie grawitacyjne Mirandy jest ponad 100 razy mniejsze niż ziemskie, dotarcie skały do dna zajęłoby prawie 12 minut.

Oprócz wysokich klifów, Miranda posiada również rowkowane owalne i szewronowe elementy zwane koronami. Jest ich trzech na półkuli, którą mogliśmy sobie wyobrazić. To właśnie te korony nadają Mirandzie mozaikowy wygląd.

Być może dawno temu Miranda została zniszczona przez katastrofalne uderzenie, ale potem elementy zostały przyciągnięte do siebie grawitacyjnie, ale w pomieszanej kolejności. Żłobiona korona uformowałaby się wtedy, gdy cięższe, skaliste części Księżyca opadłyby do wnętrza, a bardziej pływające, bogate w lód części uniosłyby się na powierzchnię.

Jednak jest mało prawdopodobne, aby uderzenie tak potężne pozostawiłby kawałki wystarczająco blisko, aby się przegrupować. Jest więc bardziej prawdopodobne, że te korony są w rzeczywistości wynikiem sił pływowych działających na Mirandę, trochę tak, jak Jowisz robi z Io.

Siły pływowe z Urana wielokrotnie wyginałyby i ściskały Mirandę, powodując wystarczającą ilość ciepła aby lodowaty materiał księżyca mógł się swobodnie poruszać. Rosnące wtargnięcia ciepłego lodu zwanego diapirami wyparłyby na powierzchnię Mirandy, tworząc widoczny rowkowany teren. Możliwe, że podobny mechanizm jest odpowiedzialny za koronę na Wenus, z tym wyjątkiem, że Wenus ma wznoszące się diapiry z ciepłej skały, a nie lodu, które tworzą owalne, przypominające korony cechy powierzchni.

Dowiedz się więcej o Saturnie i pierścienie.

Pierścienie Urana

Oprócz księżyców, Uran ma również pierścienie – 13 z nich. Wydaje się, że to dużo, ale pierścienie są bardzo cienkie i ciemne, z pewnymi szerokimi odstępami. Są ciemne jak pierścienie Jowisza, ale nie są zakurzone jak one.

Cząsteczki w pierścieniach Urana są w rzeczywistości dość duże, zazwyczaj mają rozmiary od piłek do koszykówki po duże domy. Saturn ma kilka dużych cząstek pierścieni, ale cząstki pierścieni Saturna są znacznie jaśniejsze, ponieważ są bardziej bogate w lód. Chociaż nie wiadomo, dlaczego cząsteczki pierścieni Urana są tak ciemne, może to być spowodowane tym, że są bogatsze w substancje organiczne niż pierścienie Saturna.

Pierścienie te zostały przypadkowo odkryte w 1977 roku. Naukowcy byli zainteresowani badaniem atmosfery Urana i planowali to zrobić, patrząc na odległe gwiazdy przez atmosferę. Nazywa się to badaniem okultystycznym.

W tym stylu badania należy poczekać, aż czas będzie właściwy, tak aby patrząc z Ziemi badana planeta przechodziła przed odległą, stałą gwiazdą . Gdy planeta zaczyna przechodzić przed gwiazdą, jej atmosfera zasłania część światła z gwiazdy.

To powoduje, że gwiazda wydaje się słabsza. Ale co ważniejsze, atmosfera pochłania pewne częstotliwości światła z tej gwiazdy w zależności od tego, z czego składa się atmosfera.

Zaskakującą rzeczą, która wydarzyła się na Uranie było to, że nawet zanim dotarła do gwiazdy, gwiazda zniknęła i pojawił się kilka razy. Coś zasłaniało widok gwiazdy i to nie była planeta. Ten sam akt znikania miał miejsce w odwrotnej kolejności, gdy gwiazda wyłoniła się z drugiej strony Urana.

Ta symetria oznaczała, że nie były to pojedyncze księżyce, ale pierścienie. To wstępne odkrycie wykazało pięć pierścieni, a wkrótce potem kolejne. Pierścienie zostały ostatecznie sfotografowane przez Voyagera 2.

Chociaż nie wiadomo, z czego są wykonane, prawdopodobnie są one mieszaniną skał i lodu. Mogły powstać w wyniku zderzeń poprzednich księżyców otaczających planetę.

Ich wąskie rozmiary sugerują, że albo pierścienie są bardzo młode, jak 1 milion lat, albo muszą mieć księżyce pasterskie, tak jak na Saturnie przez niektóre z jego cienkie pierścienie.

Niektóre księżyce pasterskie zostały odkryte dla Urana. Na przykład małe księżyce Cordelia i Ofelia pasą jeden z pierścieni. W rzeczywistości cienkość pierścieni inspiruje poszukiwania nowych księżyców pasterskich otaczających inne pierścienie.

Przelot sondy Voyager 2 był jedyną misją wysłaną kiedykolwiek na Urana. I spędził tylko kilka minut blisko planety, zbierając dane, aby ujawnić wiele z tego, co wiemy o działaniu tej bocznej planety i jej równie nachylonego systemu księżyców i pierścieni.

Częste pytania dotyczące księżyców i pierścieni Urana