Спутник Ариэль

Мозаика из 4 снимков высокого разрешения Ариэля, выполненных в 1986 году Вояджером-2

Уильям Лассел заметил спутник Урана Ариэль 24 октября 1851 года. Это были первые находки возле Урана с момента обнаружения Гершелем Оберона и Титании в 1787 году.

Ариэль получила название в честь персонажей Шекспира и Поупа. Это был дух воздуха, создавший огромный шторм, защитивший героев в «Похищение замка». Это традицию начал Джон Гершель в 1852 году.

Яркость Ариэля

Она резко возрастает, когда он находится в оппозиции, то есть, когда наблюдатель находится непосредственно между ним и Солнцем.

Это указывает на то, что ее поверхность является пористой. При массе равной 1.29×10*21 кг. и среднем радиусе 578,90 км. его плотность равняется 1592 г/см 3

Измерения показали, что температура поверхности может резко подниматься и опускаться при освещении солнечным светом и в тени, это происходит без «тепловой инерции» т.е. практически мгновенно.

Данный факт подтверждает структуру пористой поверхности, которая, как правило, хорошо нагревается и быстро остывает. Эта структура могла образоваться в результате падения множества микрометеоритов.

В более ранний период, он похоже, претерпел дифференциацию — разделение, в котором более тяжелый материал опустился к ядру, а легкий «плавает» на поверхности. Модели показывают, что приливное взаимодействие с Ураном может стать основным источником тепла.

Орбита и длинные сезоны Ариэля

Ариэль вращается вокруг Урана на расстоянии 190 000 километров и делает один оборот вокруг своей планеты за 2,5 земных дня. Орбита Ариэль синхронизирована с родительской планетой и поэтому спутник обращён к Урану одной стороной.

Спутник Урана полностью находится в магнитосфере планеты. Это означает, что на Ариэль непрерывно воздействует магнитосферная плазма, которая затемняет ее заднюю полусферу заряженными частицами.

Из-за необычного вращательного наклона Урана, сезоны Ариэля очень экстремальны. Полярные области испытывают или полную темноту или непрерывный солнечный свет на протяжении 42 лет.

Они уникальны!

Эта особенность делает все спутники Урана просто уникальными космическими телами. Ведь они, в отличие от всех остальных спутников планет Солнечной системы, вращаются вокруг своей планеты перпендикулярно плоскости ее орбиты. Именно поэтому, товарищи, «Вояджер-2» не смог пройти близко к спутникам Урана, как в случае с остальными планетами-гигантами. И ему пришлось довольствоваться мимолетным пролетом. За все последующие с тех пор годы в те края не было отправлено ни одного зонда. Поэтому ученым удалось увидеть только менее половины поверхности каждого спутника.

Именно поэтому спутниковая система Урана – наименее изученная в Солнечной системе. Однако «Вояджер-2», несмотря ни на что, все же сделал очень важное открытие. Зонд обнаружил, что Миранда, Ариэль и Титания проявляют признаки геологической активности.

Тень Ариэль на диске Урана, запечатленная телескопом Хаббл. Источник: (NASA/ESA/STScI).

Но с 1986 года прошло много времени. И взгляд науки на внешнюю часть Солнечной системы радикально изменился. Изначально предполагалось, что самые большие спутники Урана могут содержать значительное количество аммиака. Ну и что же в этом особенного, спросите вы? А я отвечу. Аммиак – отличный антифриз! И, учитывая, что спутники Урана имеют внешнюю корку из водяного льда, аммиак позволил бы этим спутникам поддерживать подземный океан в жидком состоянии намного дольше, чем считалось ранее!

В 1980-х годах было обнаружено, что спутник Ариэль, в частности, имеет очень молодые области. Это несколько кратеров, возраст которых составляет всего один или два миллиарда лет. А некоторые оценки говорят, что им даже всего несколько сотен миллионов лет. Эта особенность может быть связана с криовулканической активностью. Если это предположение верно, то на поверхности Ариэль должны быть отложения аммиачного льда, смешанного с водяным льдом и солями аммиака!

И ученые нашли эти отложения с помощью телескопа НАСА IRTF, расположенного на Гавайях!

Спутники Урана (17 фото)

Оберон

Масса (предварительное значение, г): 2,9х10 24

Средняя плотность, г/см3: 1,50+0,10

Альбедо (предварительное значение): 0,24

Оберон движется в радиационных поясах планеты.

На поверхности спутника много ударных кратеров.

На мелкомасштабных телевизионных снимках Оберона угадывались светлые пятна, которые оказались венцами очень светлых лучей вокруг ударных кратеров больших размеров. Природа светлых выбросов — водяной лед, иней, снег. Светлые выбросы контрастируют с очень темной древней поверхностью этого довольно крупного спутника Урана. Его диаметр более 1500 км, составляет почти половину поперечника нашей Луны.

Основное загадкой стали темные пятна на дне некоторых молодых ударных кратеров. Это указывает на «вулканическую активность» в водяном варианте, когда сквозь образовавшиеся разрывы в ледяной коре на поверхность изливалась загрязненная вода, которая при застывании образовала темную поверхность.

Титания

Масса (предварительное значение, г): 3,3х10 24

Средняя плотность, г/см3: 1,59+0,09

Альбедо (предварительное значение): 0,27

Титания движется в радиационных поясах планеты.

Титания заметно светлее Оберона и немного больше по размерам, около 1600 км в диаметре. Это самый большой спутник в системе Урана. Снимки Титании, сделанные с высоким разрешением, показали, что древних ударных кратеров здесь значительно меньше, чем на Обероне, причем особенно мало крупных кратеров. Так как они, несомненно, когда-то существовали, действовал какой-то процесс, который привел к их разрушению.

Вся поверхность спутника изрезана системой рифтов и пересекающихся извилистых долин, очень похожих на русла рек. Наиболее длинные достигают почти 1000 км в длину. Некоторые из них окружены системами светлых отложений на поверхности. Интересные сведения были получены в поляриметрическом эксперименте: поверхность покрыта слоем пористого материала. Скорее всего, это водяной иней, конденсировавшийся на поверхности после излияний воды в трещинах (вспомним спутник Юпитера Европу).

Наиболее многочисленны мелкие ударные кратеры, которые образовались из остатков протопланетного материала, обломков и. других небольших тел, обращавшихся вокруг Урана (не зависимые от него тела образовали бы более крупные кратеры). Что же касается древнего рельефа, то он, по-видимому, был полностью разрушен под действием значительного выделения внутреннего тепла. Этот разогрев происходил опять-таки в раннюю эпоху жизни Титании. В результате разогрева поверхность плавилась, происходила гравитационная дифференциация материалов (более тяжелые породы тонули), что, в свою очередь, приводило к выделению тепла в, еще больших масштабах. И уже после застывания вновь образовавшейся поверхности и ее многократных перестроек в процессах тектоники образовались те мелкие кратеры, о которых говорилось выше. Такой процесс глобальной переработки поверхности остается пока недоказанным, но очень вероятным.

Умбриэль

Масса (предварительное значение, г): 1,3х10 24

Средняя плотность, г/см3: 1,44 +0,28

Альбедо (предварительное значение): 0,18

Диаметр чуть больше 1000 км. Поверхность Умбриэля носит примитивный характер крупных ударных образований с высокой степенью насыщения (многократного наложения кратеров). Умбриэль находится на довольно низкой орбите — всего 265 тыс. км.

Умбриэль — очень темное небесное тело. Вокруг его кратеров полностью отсутствуют светлые выбросы. Моноточная, темная поверхность не имеет оттенков, что можно попытаться объяснить именно ее древностью и переработкой под действием заряженных частиц и внедряющихся в поверхность ионов и нейтральных атомов. Но, чтобы еще больше «запутать все дело», найдено несколько крупных кратеров с очень светлым дном. Самый крупный из них находится на экваторе спутника.

Отсутствие контрастных образований и очень темная поверхность выделяют Умбриэль среди других спутников Урана. Как это ни парадоксально, именно отсутствие контрастов делает его самым непонятным. Одно из предложенных объяснений заключается в том, что выделение тепла в недрах Умбриэля (в эпоху его образования) почему-то было недостаточным, чтобы вызвать плавление коры и гравитационную дифференциацию. Поэтому смесь льда и темных каменных пород осталась на поверхности в первозданном виде, а выбросы материала вокруг ударных кратеров неотличимы от основной поверхности.

Как же в таком случае объяснить белое дно некоторых (единичных ) кратеров? Можно предположить, что темный слой имеет ограниченную толщину, а под ним находится чистый лед. Тогда наиболее крупные тела могли пробить темную корку и обнажить чистые слои. Наконец, толщина темного слоя может быть различной в разных местах. Словом, гипотез немало, как и аргументированных возражений. Вероятно, решение проблемы потребует времени.

На Умбриэле не наблюдается такой же геологической активности как на Обероне и Титании.

Как и у Урана, особенность положения оси вращения Умбриэля проявляется в том, что его экватор в наши дни практически постоянно находится на терминаторе спутника (границе дня и ночи).

Ариэль

Масса (предварительное значение, г): 1,4х10 24

Средняя плотность, г/см3: 1,65 +0,30

Альбедо (предварительное значение): 0,46

Как и другие спутники Урана, он постоянно обращен к планете одной стороной. Диаметр его несколько больше 1 тыс. км. Если геологическая активность Титании не вызывает сомнений, но относится ж далекому прошлому, то Ариэль имеет все признаки сравнительно недавней активности. По-видимому, основной источник его энергии был тот же, что и у Ио: приливное трение, вызванное резонансами с Умбриэлем и Мирандой. Проблема, однако, в том, что сейчас таких резонансов в движении Ариэля нет. Возможно, они были в прошлом.

Была получена мозаика Ариэля из четырех снимков с высоким разрешением. И если предварительные телевизионные снимки говорили об активности не меньшей, чем у Титании, то здесь ученые увидели поверхность, сплошь изрезанную рифтами (долинами с обрывистыми краями). Глубина рифтов близка к 10 км, а сами долины достигают нескольких сотен километров в длину. Долины ветвятся, образуя причудливую сеть притоков. Ширина рифтов доходит до 25-30 км. Их гладкое дно несет следы какого-то движения, что еще больше напоминает древние образования такого же вида на Марсе.

Наиболее вероятно, что рифтовые долины образовались в эпоху интенсивной перестройки ледяной коры Ариэля, сопровождавшейся ее разломами, сжатием и тектоникой. На поверхности спутника очень мало метеоритных кратеров, что опять-таки указывает на ее молодость, в геологических, конечно, масштабах. Впрочем… высказано даже кажущееся фантастическим предположение о возможной современной активности Ариэля. Но тогда источник его энергии становится совершенно непонятным.

В качестве материала, который мог бы заполнять долины и двигаться вдоль них, предлагается, конечно, лед. Чтобы он был достаточно вязким при столь низких температурах, в нем должны присутствовать какие-то примеси. Предполагается, что это аммиак и метан, которые вместе с водой выделялись на поверхность сквозь. разломы. Но так же как и на других спутниках Урана, метан не был обнаружен. Есть и другие предположения о возможной природе этих «ледников неподалеку от абсолютного нуля». Во всяком. случае, «водяной вулканизм» на Ариэле сомнений не вызывает.

Поверхность спутника покрыта отложениями очень светлого материала, по-видимому, такого же водяного инея, как на спутнике Юпитера Европе.

Миранда

Масса (предварительное значение, г): 7,3х10 22

Средняя плотность, г/см3: 1,26+0,39

Альбедо (предварительное значение): 0,33

Миранда, спутник диаметром менее 500 км, который содержит наибольшую долю льда.

Съемкой удалось охватить почти всю освещенную часть спутника, представив ее на восьми снимках с высоким разрешением. В центре полученного изображения ученые увидели почти правильную трапецию, образованную из темных и светлых полос. Трапеция выделяется на фоне окружающей ее поверхности почти полным отсутствием метеоритных кратеров, в то время как окружающий район представляет собой перерезанный небольшими рифтами кратерный рельеф.

Трапеция получила условное название «шеврон». Его размеры 140х200 км. Полосы, образующие шеврон, имеют вид множества параллельных гряд, которые сходятся с другой такой же системой, образуя почти прямой угол. Странное продолжение шеврона — это глубокий, до 20 км, разлом, крутые склоны которого уходят за пределы освещенной части спутника. Шеврон находится у южного полюса Миранды.

Не менее загадочные образования, возможно той же природы, находятся вблизи терминатора; как и у других спутников, из-за положения полярной оси терминатор сейчас постоянно находится в одном и том же географическом поясе Миранды — вблизи ее экватора. Первое из них окантовано такой же системой светлых и темных полос, но более широких, чем у шеврона. Похоже, что отснятая часть этого объекта образует стороны правильного пятиугольника, по площади раз в 5 больше шеврона. Для него, как и для еще одного объекта, о котором речь пойдет ниже, предложено название Цирки Максими, которое древние римляне понимали как «большой стадион». И действительно, на стадион образование очень похоже, хотя второй из них больше напоминает дорожки ипподрома.

И на «стадионе» и на «ипподроме» почти отсутствуют метеоритные кратеры, т. е. это относительно молодые объекты. Второе образование находится с диаметрально противоположной стороны спутника. Оно напоминает очертания «стадиона» и выглядит, словно след пахоты на краю поля. Это примерно 15-20 параллельных торных гряд, разделенных такими же долинами, повторяющимися через каждые 5-7 км. Вся система поворачивает почти под прямым углом и также уходит за терминатор. Этот «ипподром» очень напоминает систему субпараллельных борозд на Ганимеде. По образному выражению одного из геологов, маленькая Миранда предоставила коллекцию всех геологических форм, какие встречаются в Солнечной системе.

Чтобы объяснить природу поверхности Миранды, выдвинуто много гипотез. Одна из них предполагает, что первичное тело было расколото в крупных столкновениях, но части не разошлись, а соединились снова, обнажив внутреннюю структуру небесного тела. Однако остается непонятным, почему сохранились ударные кратеры на остальных частях поверхности спутника. Другая гипотеза допускает, что существовал неравномерный разогрев недр Миранды.

Локальное плавление коры обнажило плиты, обладавшие положительной плавучестью, которые мы теперь видим на поверхности спутника.