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

Upptäckt av Uranusmånar

William Herschel, personen som upptäckte Uranus, var också den första som upptäckte månar som kretsar kring planeten. Sex år efter att ha upptäckt Uranus, på en enda natt, hittade han de två största uranska månarna: Titania och Oberon. Båda är mindre än hälften av diamantens diameter på Jordens måne.

Det tog ytterligare 60 år för astronomer att hitta de två näst största månarna, Ariel och Umbriel, som bara är diametern på Jordens måne. Sedan tog det nästan 100 år mer att hitta nästa, Miranda, som bara är en sjundedel av jordens måne. Det var 1948, och upptäckaren var Gerard Kuiper av ’Kuiper Belt’ berömmelse.

Dessa fem månar är de enda månarna i Uranus som är tillräckligt stora för att vara sfäriska. Siffran liknar det som finns på Jupiter, som har fyra, och Saturnus, som har sju. Men Uranus har mer än dessa 5 månar. Den har minst 27. De andra är alla mindre och icke-sfäriska.

Voyager 2-uppdraget hittade 10 månar under flyby 1986, medan jordbaserade teleskop efter Voyager flyby har hittat resten. Alla månar är namngivna efter magiska andar och karaktärer från Shakespeare och Alexander Pope.

De vanliga och oregelbundna månarna i Uranus

Uranus månar kan klassificeras som antingen vanliga eller oregelbundna , men till skillnad från Jupiter eller Saturnus är de flesta månar som är kända för Uranus hittills vanliga. De 18 vanliga månarna är på mycket cirkulära banor och rör sig i samma riktning som Uranus roterar.

Detta tyder på att de bildades från en ackretionsskiva som omger Uranus. Men eftersom Uranus roterar på sin sida betyder det att dessa vanliga månar vanligtvis har extrema säsongscykler, precis som Uranus gör.

En måns halvklot upplever ständigt dagen, medan den andra upplever natten, i respektive somrar och vintrar. Sedan Voyager 2 flög med Uranus under södra sommaren betyder det att vi bara har kunnat se närbilden av hälften av varje måne.

De nio oregelbundna månarna är på mer elliptisk, lutande eller retrograd banor, vilket tyder på att de bildades någon annanstans, men fångades sedan av Uranus gravitation.

Läs mer om jorden-månsystemet.

Sammansättningen och strukturen för Uranusmånar

Alla Uranus månar är en blandning av is och sten och tenderar att ha en neutral grå färg. De fem stora runda månarna är ganska lika när det gäller sammansättning, de är ungefär hälften sten och halva isen. De har alla slagkratrar och tektoniska funktioner som kanjoner och klippor.

De tenderar också att vara mörkare än Saturnus månar, med mörka organiska ämnen blandade med de isiga ytorna. Mörkare ytor kan tyda på att de är äldre än Saturnus månar, eftersom att bli äldre skulle ge dem mer tid att förorena sina ytor.

Den största månen, Titania, har en kanjon som heter Messina Chasma, vilket är ungefär tre gånger längre än jordens Grand Canyon. På Oberon är det högsta berget lika stort som Mauna Kea på jorden.

Vid Umbriel finns en krater som heter Wunda-krater som har en konstig ljus ring av material i sig. Det kan vara koldioxidis. Ringen är cirka fem kilometer bred. Det är inte känt varför det är där eller hur det kunde ha bildats. På Ariel finns det lågt liggande slättar som troligen bildades av kryovulkanism, där en vatten- och ammoniaklösning bröt ut på ytan för mindre än 100 miljoner år sedan.

Detta är ett transkript från videoserien En fältguide till planeterna. Titta på det nu på The Great Courses Plus.

Miranda: Uranus minsta måne

Den minsta och innersta av Uranus runda månar, Miranda, skiljer sig från de andra. Dess lapptäcke verkar ha sys ihop från olika delar. Topografin på Miranda är mycket varierad.

Miranda är till exempel värd för solsystemets största klippa, kallad Verona Rupes, som sträcker sig 20 kilometer hög. Om en sten släpptes från klippan, eftersom Mirandas tyngdacceleration är över 100 gånger mindre än jordens, skulle det ta nästan 12 minuter för berget att nå botten.

Förutom höga klippor, Miranda har också räfflade ovala och chevronformade funktioner som kallas coronae. Det finns tre av dem på halvklotet som vi har kunnat avbilda. Det är dessa koronaer som ger Miranda sitt lapptäckeutseende.

Kanske för länge sedan bröts Miranda isär av en katastrofal inverkan, men sedan drog bitarna tillbaka ihop gravitationellt, men i en blandad ordning. De räfflade koronaerna skulle då ha bildats när de tyngre, steniga delarna av månen sjönk ner till det inre och de mer flytande, isrika delarna steg till ytan.

Det är dock osannolikt att en påverkan så kraftfull skulle ha lämnat bitarna tillräckligt nära för att omgruppera. Så det är mer troligt att dessa koronor faktiskt är resultatet av tidvattenkrafter som verkar på Miranda, ungefär som vad Jupiter gör mot Io. för att det isiga materialet från månen ska röra sig lätt. Stigande intrång av varm is som kallas diapirer skulle ha skjutit upp på Mirandas yta och orsakat den rillade terrängen som ses. Det är möjligt att en liknande mekanism är ansvarig för koronaerna på Venus, förutom att Venus har stigande diapirer av varm sten, inte is, som skapar de ovala, kronliknande ytfunktionerna.

Läs mer om Saturnus och ringarna.

Uranusens ringar

Förutom månar har Uranus också ringar — 13 av dem. Det låter mycket, men ringarna är väldigt tunna och mörka, med några breda separationer. De är mörka som Jupiters ringar, men de är inte dammiga som dem.

Partiklarna i Uranus ringar är faktiskt ganska stora, vanligtvis i storlek från basket till stora hus. Saturnus har några ringpartiklar som är stora, men partiklarna i Saturnus ringar är mycket ljusare eftersom de är mer isrika. Även om det inte är känt varför Uranus ringpartiklar är så mörka, kan det bero på att de är rikare på organiska ämnen än Saturnusringar.

Dessa ringar upptäcktes av misstag 1977. Forskare var intresserade av att studera Uranus atmosfär och de planerade att göra det genom att titta på avlägsna stjärnor genom atmosfären. Detta kallas en ockultationsstudie.

I denna studiestil väntar man tills tidpunkten är rätt, så att när man tittar från jorden passerar planeten som ska studeras framför en avlägsen, fast stjärna . När planeten börjar passera framför stjärnan täcker planetens atmosfär en del av ljuset från stjärnan.

Detta får stjärnan att bli svagare. Men ännu viktigare är att atmosfären absorberar vissa frekvenser av ljus från den stjärnan baserat på vad atmosfären består av.

Det överraskande som hände vid Uranus var att stjärnan försvann redan innan den nådde stjärnan. dök upp igen flera gånger. Något blockerade stjärnans utsikt, och det var inte planeten. Samma försvinnande handling hände i omvänd ordning när stjärnan kom ut från andra sidan Uranus.

Denna symmetri innebar att det som sågs inte var enskilda månar utan istället ringar. Denna första upptäckt hittade fem ringar och snart följde fler. Ringarna avbildades så småningom av Voyager 2.

Även om det inte är känt vad ringarna är gjorda av, är de troligen en blandning av sten och is. De kan ha bildats av kollisioner från tidigare månar som omger planeten.

Deras smalhet antyder att antingen ringarna är extremt unga, som en miljon år, eller så måste de ha herdemånar som sett på Saturnus under några av dess tunna ringar.

Några herdemånar har upptäckts för Uranus. Till exempel herdar de små månarna Cordelia och Ophelia en av ringarna. I själva verket är tunnhetens ringar inspirerande sökningar efter nya herdemånar som omger de andra ringarna.

Voyager 2 flyby var det enda uppdrag som någonsin skickats till Uranus. Och det tillbringade bara några minuter nära planeten och samlade in data för att avslöja mycket av det vi vet om den här sidoplanetens funktion och dess lika lutande system av månar och ringar.

Vanliga frågor om månar och ringar av Uranus