16-08-2023
Снимок «Вояджера-2» |
|
История открытия | |
---|---|
Первооткрыватель | |
Дата открытия | |
Орбитальные характеристики | |
Эксцентриситет |
0,0014 |
Период обращения |
13,46 дня |
Наклонение орбиты |
0,058° (к экватору Урана) |
Физические характеристики | |
Диаметр |
1522,8 км |
Средний радиус |
583 520 км |
Площадь поверхности |
7,285 млн. км² |
Масса |
3,014·1021 кг |
Плотность |
1,63 г/см³ |
Ускорение свободного падения |
0,348 м/с² |
Период вращения вокруг своей оси |
синхронизирован (обращён к Урану одной стороной) |
Наклон осевого вращения |
~0° |
Альбедо |
0,23 |
Температура поверхности |
75 К (−198 °C) |
Атмосфера |
отсутствует |
Оберо́н — второй по величине и массе внешний спутник Урана и девятый по массе спутник Солнечной системы. Также известен под обозначением «Уран IV». Открыт Уильямом Гершелем в 1787 году и назван в честь мифического царя фей и эльфов в произведении Вильяма Шекспира Сон в летнюю ночь. Его орбита частично расположена за магнитосферой Урана.
Вполне возможно, что Оберон сформировался из аккреционного диска, окружавшего Уран сразу после создания планеты. Спутник состоит примерно из равного количества камня и льда, преобразованных в каменное ядро и ледяную мантию. Слой воды в жидком состоянии предположительно может находится между мантией и ядром. Поверхность Оберона темная с красным оттенком и, скорее всего, была сформирована из астероидов и комет, отчего покрыта многочисленными кратерами, достигающими 210 км в диаметре. Оберон обладает системой чашматов (грабенами или обрывами), образовавшихся при растяжении поверхностной коры в результате расширения внутреннего слоя на этапе ранней эволюции.
Оберон был исследован всего один раз космической станцией «Вояджер-2», который сделал несколько снимков, что позволило получить сведения о 40 % поверхности.
Содержание |
Оберон был открыт Уильямом Гершелем в 1787 году (через 6 лет после открытия им Урана). В тот же день он открыл самый большой спутник Урана — Титанию[1] [2]. Позднее Гершель сообщил об открытии ещё четырёх спутников[3], хотя впоследствии они были выявлены как ложные[4]. В течение еще 50 лет после открытия, за Титанией и Обероном абсолютно не велось наблюдения никем, кроме Гершеля[5], ввиду слабой проницающей силы телескопов того времени, зато сейчас эти спутники можно наблюдать с Земли и с помощью современных любительских телескопов высшего класса[6].
Первоначально Оберон называли «Вторым спутником Урана», а в 1848 году Уильям Лассел дал ему имя Уран II[7], хотя он иногда и использовал нумерацию Уильяма Гершеля, где Титания и Оберон именовались как Уран II и Уран IV соответственно[8]. Наконец, в 1851 году Лассел переименовал четыре известных на тот момент спутника римскими цифрами в порядке их удалённости от планеты, и с тех пор Оберон носил имя Уран IV[9].
Впоследствии все спутники Урана были названы в честь персонажей произведений Вильяма Шекспира и Александра Поупа. Оберон получил своё название в честь Оберона, царя фей и эльфов, из произведения Сон в летнюю ночь[10]. Наименования для всех четырех на тот момент известных спутников Урана были предложены сыном Гершеля — Джоном в 1852 году по просьбе Уильяма Лассела[11], который годом ранее обнаружил два других спутника — Ариэль и Умбриэль[12].
До сих пор единственное изображение Оберона крупным планом было получено благодаря космическому аппарату «Вояджер-2», который сфотографировал спутник во время исследований Урана в январе 1986 года. Так как самое близкое расстояние между ними было 470 600 км[13], то снимки спутника имеют пространственное разрешение приблизительно 6 километров (только Миранда и Ариэль были сняты с лучшим разрешением)[14]. Изображения покрывают только 40% поверхности, но только 25% снимков были сфотографированы с точностью, требуемой для геологической картографии. Во время полёта «Вояджера» южное полушарие Оберона (как и других спутников) было направлено к Солнцу, таким образом северное полушарие, которое в тот момент было темным, не могло быть изучено[15](северная часть погружена в полярную ночь длительностью 42 года).
До полёта «Вояджера-2» о спутнике было мало что известно. В результате наземных спектрографических наблюдений было установлено наличие на Обероне водяного льда. Никакой другой космический аппарат никогда не посещал Уран или Оберон, не планируются посещения и в обозримом будущем.
Орбита Оберона находится примерно в 584 000 километров от Урана, и потому Оберон считается самым удалённым от планеты из 5 крупных спутников. Оберон имеет небольшой эксцентриситет орбиты и наклон относительно экватора Урана[16]. Его орбитальный период составляет примерно 13,5 дней и совпадает с периодом вращения вокруг своей оси. Иными словами, Оберон является синхронным спутником, всегда повёрнутым одной и той же стороной к планете[15]. Значительная часть орбиты Оберона проходит вне магнитосферы Урана[17]. В результате его поверхность подвержена изменениям, связанным с солнечным ветром[18]. А полушарие, находящееся со стороны спутника, направленной в сторону, обратную его движению по орбите, при прохождении внутри магнитосферы планеты, поражено еще и магнитосферной плазмой, которая совместно вращается с планетой[17]. Бомбардировка магнитосферной плазмой может привести к затемнению данного полушария, и данный процесс наблюдается на всех спутниках Урана, за исключением одного лишь Оберона[18].
Так как Уран вращается вокруг Солнца чуть ли не на боку, а его спутники находятся на орбитах, расположенных в экваториальной плоскости планеты, все они (включая Оберон) подвержены крайним сезонным циклам. И Северный и Южный полюса проводят 42 года в полной темноте и 42 года в непрерывном солнечном свете. Солнце поднимается близко к зениту на каждом из полюсов во время солнцестояния[18]. Полёт «Вояджера-2» в 1986 году совпал с летним солнцестоянием на южном полюсе, тогда как почти всё северное полушарие находилось в темноте. Один раз в 42 года происходит равноденствие Урана относительно экваториальной плоскости Земли, и тогда взаимные затемнения, связанные с покрытием спутников, становятся возможны. Одно из таких затемнений, длившееся в течение почти шести минут, наблюдалось с Земли 4 мая 2007 года, когда Оберон затмил Умбриэль[19].
Оберон — второй по величине и массе спутник Урана и девятый по массе спутник в Солнечной системе. Плотность Оберона 1,63 г/см3[20], что несомненно выше плотности аналогичных спутников Сатурна и показывает, что Оберон состоит, предположительно, на 50 % из водного льда, на 30 % из горных пород и на 20 % из соединений метана и азота[15][21]. Присутствие водного льда показали также спектрографические наблюдения, с помощью которых удалось обнаружить его кристаллы на поверхности спутника[18]. При сверхнизких температурах, характерных для спутников Урана, лёд меняет свои свойства и становится подобным горной породе. Абсорбция полос водного льда на полушарии, обращённом в сторону, противоположную движению спутника по орбите, намного сильнее, чем на ведущем полушарии, что отличает Оберон от остальных спутников Урана[18]. Причина данной асимметрии неизвестна, но, возможно, это связано с внешними воздействиями на почву при создании поверхности (или созданием почвы при помощи внешних воздействий), которое наиболее сильно на ведущем полушарии. Метеорит, ударяясь о поверхность спутника, как правило, распыляет (удаляет) лёд с поверхности, оставляя после себя тёмные участки, не содержащие льда [18]. Тёмное покрытие также, вероятно, было сформировано в результате лучевой обработки клатратов метана или радиационного затемнения органических соединений[15][22].
Оберон мог быть преобразован в спутник с каменным ядром, окружённый ледяной мантией[21]. Если это действительно так, то радиус ядра (480 км.) составляет приблизительно 63 % от радиуса спутника, а масса ядра примерно равна 54 % массы Оберона — данные о пропорциях взяты из приблизительного состава спутника. Давление в центре Оберона достигает приблизительно 0,5 ГПа (5 кбар)[21]. Текущее состояние ледяной мантии неизвестно. Если лёд содержит достаточное количество аммиака или любого антифриза, то на Обероне может существовать жидкий океан на границе ядра с мантией. Толщина этого океана, если он существует, составила бы приблизительно 40 километров, а температура была бы около 180 Кельвинов[21]. Впрочем, внутреннее строение Оберона во многом зависит от его термальной истории, которая в данный момент остается малоизвестной.
Оберон является вторым наиболее тёмным спутником Урана после Умбриэля[23]. Его поверхность оказывает сильное противодействие солнечным лучам: отражение уменьшается с 31 % под фазой угла 0° (геометрическое альбедо) до 22 % под углом в 1°. У Оберона низкое альбедо Бонда, приблизительно равное 14 %[23]. Поверхность спутника в основном красного цвета, за исключением мест с слегка голубыми залежами или залежами промежуточных (между красным и голубым) цветов[24]. Оберон фактически является самым красным среди основных спутников Урана. Его полушария (направленное в сторону, обратную движению орбиты, и ведущее) асимметричны. Ведущее полушарие имеет более красный цвет, потому что содержит больше тёмно-красных веществ, что зачастую является результатом космического выветривания, вызванной бомбардировкой поверхности заряженными частицами и микрометеоритами, которые старше Солнечной системы[22]. Однако асимметрия, скорее всего, вызвана аккрецией красноватого материала (появляющегося из внешней части системы Урана, возможно, от нерегулярных спутников), которая и происходит преимущественно на полушарии, направленном в сторону орбиты[25].
Научным сообществом выявлено два вида поверхности спутника — это кратеры и чашматы (глубокие удлиненные каньоны[26], обладающие отвесными боковыми углублениями, которые на Земле были бы, вероятно, названы рифтовыми долинами или откосами)[15]. Поверхность Оберона, по сравнению с другими спутниками Урана, наиболее сильно покрыта ударными кратерами, и появление новых кратеров уравновешивает исчезание старых. Такое большое количество «старых» и «молодых» ударных кратеров показывает, что у Оберона наиболее древняя поверхность по сравнению с другими спутниками Урана[14], и говорит о давнем отсутствии на ней геологической активности. Диаметр кратеров варьируется от нескольких километров до 206 километров для самого крупного из известных кратеров[14] — Гамлета[27]. Вокруг многих кратеров имеются светлые лучи — вероятно, выбросы льда[15]. Наибольшая высота поверхности, замеченная в юго-восточной части Оберона при помощи снимков «Вояджера—2», равна около 11 километров и, вероятно, может являться центральным пиком внутри большого бассейна с диаметром примерно 375 километров[28]. Поверхность Оберона пересечена системой каньонов, которая, однако, тут гораздо меньше распространена, чем на Титании[15]. Стороны каньонов представляют собой обрывы, вероятно, вызванные разломами, которые могут быть и старыми и недавно образованными: на последнем поперечном разрезе видны яркие месторождения некоторых крупных кратеров, что указывает на то, что они образовались позже[29]. Наиболее известный каньон Оберона — Моммур Чашма[30].
Геология Оберона находится под влиянием двух конкурирующих процессов: формирования ударных кратеров и эндогенного восстановления поверхности[29]. Первый процесс действовал за всю историю спутника и потому, прежде всего, ответственен за внешность, которую мы можем наблюдать[14]. Последний процесс стал активным только после формирования спутника и обладал, главным образом, тектоническим характером, что привело к образованию каньонов, которые по сути являются гигантскими трещинами в ледяной коре. Растрескивание коры было вызвано, скорее всего, расширением Оберона примерно на 0,5 %, которое произошло в два этапа, соответствующих появлению старых и молодых каньонов[29].
Крупнейшие кратеры Оберона, такие, как Гамлет, Макбет и Отелло, имеют основание из тёмного вещества, выпавшего уже после их формирования[14], что оказалось неожиданным в связи с их относительной «молодостью». Кроме того, тёмные пятна были обнаружены и на ведущем полушарии (при движении спутника по орбите). Некоторые учёные предполагают, что это, возможно, является следствием криовулканизма (аналога лунного моря)[14], когда сквозь образовавшиеся разрывы в ледяной коре на поверхность изливалась загрязнённая вода, которая при застывании образовала тёмную поверхность. Другое мнение связано с тем, что под воздействием метеоритов было «выбито» тёмное вещество, находящееся под ледяным покровом (корой). В последнем случае, Оберон представлял бы из себя спутник с частично изменённой ледяной коркой, лежащей на вершине неизменной внутренней части[24].
Наименование | Названо в честь | Тип | Длина (диаметр), км | Координаты |
---|---|---|---|---|
Моммур Чашма | Моммур, Французский фольклор | Чашма | 537 | |
Антоний | Марк Антоний, из произведения Антоний и Клеопатра | Кратер | 47 | |
Цезарь | Цезарь из произведения Юлий Цезарь | 76 | ||
Кориолан | Гней Кориолан из произведения Кориолан | 120 | ||
Фальстаф | Фальстаф из произведения Виндзорские насмешницы | 124 | ||
Гамлет | Принц Гамлет из произведения Гамлет, принц датский | 206 | ||
Лир | Лир из произведения Король Лир | 126 | ||
Макбет | Макбет из одноимённого произведения | 203 | ||
Отелло | Отелло из произведения Отелло, венецианский мавр | 114 | ||
Ромео | Ромео Монтекки из произведения Ромео и Джульетта | 159 |
Оберон предположительно сформировался из аккреционного диска или туманности. Диск газа и пыли либо существовал вокруг Урана в течение какого-то времени после формирования планеты, либо был создан при помощи огромного воздействия, которое, скорее всего, и дало Урану значительный наклон[33]. Точный состав туманности неизвестен, но, однако, относительно высокая плотность Оберона и других спутников Урана по сравнению со спутниками Сатурна даёт право предположить, что в туманности присутствовало мало воды[15]. Значительные количества азота и углерода могут находиться в виде окиси углерода и азота, а не в виде аммиака и метана[33]. Спутники, образующиеся в таких туманностях, будут содержать меньше воды, льда (с CO и N2, удерживающимися как клатраты) и большее количество каменных пород, что объясняло бы высокую плотность[15].
Образование Оберона, вероятно, продолжалось в течение нескольких тысяч лет[33]. Сжатие частиц, сопровождавшее образование, вызывало нагревание наружного слоя спутника[34]. Максимальная температура (около 250 Кельвинов), вероятно, была достигнута на глубине приблизительно в 60 километров[34]. После завершения формирования внешний слой остыл, а внутренний стал нагреваться из-за распада радиоактивных элементов, существующих в его недрах[15]. Поверхностный слой за счет охлаждения сокращался, в то время как нагревающийся внутренний расширился. Это вызвало обширные пространственные изменения коры Оберона, сопровождавшиеся многочисленными разломами. Существующая система каньонов может быть результатом этого процесса, длившегося около 200 миллионов лет[35], с учетом того, что эндогенная деятельность на Обероне прекратилась несколько миллиардов лет назад[15].
Изначальная аккреция частиц, нагревающая спутник, и продолжающийся далее распад радиоактивных элементов обладали, вероятно, достаточной силой, чтобы расплавить лёд, если некоторые антифризы, такие, как аммиак (в форме гидрата аммиака) и соль, присутствуют в составе Оберона[34]. Дальнейшее таяние, вероятно, привело к выведению льда из горных пород и формированию каменного ядра, окружённого ледяной мантией. Слой воды в жидком состоянии (океана), насыщенного растворённым аммиаком, возможно, был сформирован на границе ядра с мантией. Эвтектическая температура этой жидкости — 176 К[21]. Если температура океана была бы ниже этого значения, то он был бы заморожен к настоящему времени. Замораживание воды привело бы к расширению внутреннего слоя, который мог бы изменить формирование большинства каньонов, и, возможно, способствовал формированию каньона типа грабена[14]. Тем не менее, данные об Обероне до сих пор очень скудны и ограничиваются лишь исследованием «Вояджера-2» в январе 1986 года.
Вокруг событий, произошедших с земной экспедицией на Обероне, строится сюжет научно-фантастической трилогии Сергея Павлова «Лунная радуга». «Луна», фигурирующая в названии повести, и есть Оберон — четвёртый спутник («луна») Урана. По первой повести фантастической трилогии был снят одноимённый позднесоветский фильм.
Одна из повестей американского писателя-фантаста Эдмонда Гамильтона — «Сокровище Громовой Луны» — описывает Оберон как планету, покрытую вулканами, с каменной поверхностью и с океанами из жидкой лавы, живыми существами-«огневиками» и залежами редчайшего элемента-антигравитанта — «левиума».
Профессор Никлаус Вирт назвал свой последний язык программирования Обероном в честь этого спутника Урана[36].
Уран | ||
---|---|---|
Спутники Урана | Ариэль · Белинда · Бианка · Дездемона · Джульетта · Калибан · Корделия · Крессида · Купидон · Маб · Маргарита · Миранда · Оберон Офелия · Пак · Пердита · Порция · Просперо · Розалинда · Сетебос · Сикоракса · Стефано · Титания · Тринкуло · Умбриэль · Фердинанд · Франциско |
|
Характеристики | Кольца Урана | |
Открытие | Уильям Гершель · Уильям Лассел | |
Исследования | Программа Вояджер · Вояджер-2 | |
Прочее | 15 Ориона · Уран в культуре |
Спутники Урана Перечисление в группах в порядке возрастания большой полуоси орбиты |
|
---|---|
Внутренние спутники | Корделия · Офелия · Бианка · Крессида · Дездемона · Джульетта · Порция · Розалинда · Купидон · Белинда · Пердита · Пак · Маб |
Крупные спутники | Миранда · Ариэль · Умбриэль · Титания · Оберон |
Нерегулярные спутники | Франциско · Калибан · Стефано · Тринкуло · Сикоракса · Маргарита · Просперо · Сетебос · Фердинанд |
Кольца | Кольца Урана |
Солнечная система | |
---|---|
|
|
Звезда | |
Планеты и карликовые планеты |
|
Крупные спутники планет |
|
Спутники / кольца | |
Малые тела |
Метеороиды • астероиды / их спутники (околоземные · основного пояса · троянские · кентавры) • транснептуновые (пояс Койпера (плутино · кьюбивано) · рассеянный диск) • дамоклоиды • кометы (облако Оорта) |
Астрономические объекты • Портал:Астрономия • Проект:Астероиды |
Оберон (спутник).