|
Оберон (супутник)
Оберо́н — другий за розміром та масою супутник планети Уран, дев'ятий за масою супутник планет Сонячної системи. Також відомий як «Уран IV». Відкритий Вільямом Гершелем 1787 року і названий Обероном на честь міфічного царя фей і ельфів, персонажа твору Вільяма Шекспіра «Сон літньої ночі». Це найбільш далекий від Урана серед великих його супутників. Його орбіта частково розташована за магнітосферою Урана.[1] За одним з припущень Оберон сформувався з акреційного диску, що існував навколо Урана відразу після утворення планети[2]. Супутник, ймовірно, має кам'яне ядро і крижану мантію, при цьому кількість льоду становить 50%, каменю — 30%, метану та азоту — 20%[3][4]. Між мантією та ядром, можливо, є шар рідкої води. Поверхня Оберона темна з червоним відтінком. ЇЇ рельєф був сформований в основному ударами астероїдів і комет, що залишили численні кратери, найбільший з яких сягає 210 км у діаметрі. Оберон вкриває система грабенів та урвищ, що утворилися внаслідок розривів поверхневої кори під час розширення внутрішніх шарів на ранніх етапах еволюції. Оберон досліджувала лише космічна станція «Вояджер-2». Декілька знімків дозволили отримати відомості про 40% поверхні супутника. Історія відкриття, найменування та вивченняОберон було відкрито Вільямом Гершелем 1787 року, через 6 років після відкриття ним же Урана. Того ж дня він відкрив і найбільший супутник Урана — Титанію[5] [6]. Пізніше Гершель повідомив про відкриття ще чотирьох супутників[7], хоча згодом ці відомості були визнані хибними[8]. Через низьку потужність телескопів того часу протягом 50 років після відкриття Титанію та Оберон не бачив ніхто, окрім Гершеля[9]. Сучасні аматорські телескопи вищого класу дозволяють спостерігати за цими супутниками з Землі[10]. Спочатку Оберон називали «Другим супутником Урана», а 1848 року Вільям Лассел дав йому назву «Уран II»[11], хоча інколи він використовував і нумерацію Вільяма Гершеля, де Титанія та Оберон іменувалися як Уран II та Уран IV відповідно[12]. Нарешті, 1851 року Лассел перейменував чотири відомих на той час супутники римськими цифрами за порядком їх віддаленості від планети, і відтоді Оберон став називатися «Уран IV»[13]. Згодом усі супутники Урана було названо на честь персонажів творів Вільяма Шекспіра і Александра Поупа. Оберон отримав назву на честь царя фей та ельфів Оберона, персонажа твору «Сон літньої ночі»[14]. Назви для всіх чотирьох відомих на той час супутників Урана запропонував син Вільяма Гершеля — Джон у 1852 році на прохання Вільяма Лассела[15]. Роком раніше Лассел відкрив два інших супутники — Аріель та Умбріель[16]. До польоту «Вояджера-2» про супутник було відомо небагато. У результаті наземних спектрографічних спостережень було встановлено наявність на Обероні водного льоду. ОрбітаОрбіта Оберона розташована на відстані близько 584 000 кілометрів від Урана, і тому Оберон — найвіддаленіший від планети серед 5 найбільших супутників. Орбіта Оберона має невеликий ексцентриситет і нахил відносно екватора Урана[17]. Його орбітальний період становить приблизно 13,5 днів і збігається з періодом обертання навколо своєї осі. Іншими словами, Оберон є синхронним супутником, завжди оберненим до планети одним боком[3]. Значна частина орбіти Оберона пролягає поза магнітосферою Урана[1]. У результаті його поверхня знаходиться під прямою дією сонячного вітру[18]. А півкуля, що розташована з протилежного боку відносно до напряму руху орбітою, під час проходження всередині магнітосфери планети бомбардується ще й частками магнітосферної плазми, оскільки вони обертаються навколо планети швидше за Оберон (з тим же періодом, що й Уран навколо своєї осі)[1]. Таке бомбардування може призвести до потемніння цієї півкулі, що й спостерігається на всіх супутниках Урана, крім Оберона[18]. Оскільки Уран обертається довкола Сонця мало не на боці, а площина екватору (і орбіт) його великих супутників приблизно збігається з його власною площиною екватору, сезонні цикли на них дуже своєрідні. Кожен полюс Оберона 42 роки перебуває в повній темряві і 42 роки — на безперервному сонячному світлі, причому під час літнього сонцестояння Сонце на полюсі майже сягає зеніту[18]. Політ «Вояджера-2» 1986 року збігся з літнім сонцестоянням у південній півкулі, тоді як майже вся північна перебувала в темряві. Один раз на 42 роки (під час рівнодення на Урані) Земля опиняється у площині його екватора. Тоді стає можливим спостереження взаємних затемнень супутників. Одне з таких затемнень, що тривало протягом майже шести хвилин, спостерігалося з Землі 4 травня 2007 року, коли Оберон закрив Умбріель[19]. Склад і внутрішня будоваГустина Оберона більше за густину подібних супутників Сатурна і становить 1,63 г/см3[20]. Цей параметр з високою ймовірністю вказує, що Оберон складається на 50% з водяного льоду, на 30% із каменю і на 20% з метану та азоту[3][4]. Наявність водяного льду підтвердили спектрографічні спостереження, за допомогою яких вдалося виявити його кристали на поверхні супутника[18]. За наднизьких температур, характерних для супутників Урана, лід змінює свої властивості і стає подібним до каменю. На півкулі, оберненій у протилежний орбітальному рухові супутника бік, абсорбційні смуги водного льоду набагато сильніші, ніж на передній півкулі (у інших супутників Урана — навпаки)[18]. Причина такої різниці між півкулями невідома. Можливо, справа в тому, що передня півкуля зазнає сильнішого метеоритного бомбардування, що видаляє з неї лід[18]. Темна речовина могла утворитися під дією іонізуючого випромінювання на органічні сполуки (наприклад, на метан, що утворює з кригою клатрати)[3][21]. Оберон може бути диференційований на кам'яне ядро і крижану мантію[4]. Якщо це справді так, то радіус ядра (480 км) становить приблизно 63% від радіусу супутника, а маса ядра приблизно дорівнює 54% маси Оберона — пропорції обчислено виходячи з приблизного складу супутника. Тиск у центрі Оберона сягає приблизно 0,5 ГПа (5 кбар)[4]. Поточний стан крижаної мантії невідомий. Якщо лід містить достатню кількість аміаку або будь-якого іншого антифризу, то на Обероні може існувати рідкий океан на межі ядра з мантією. Товщина цього океану може досягати 40 кілометрів, а температура була б близько 180 К[4]. Втім, внутрішня будова Оберона сильно залежить від його термальної історії, яка наразі залишається маловивченою. ПоверхняОберон є найтемнішим супутником Урана після Умбріеля[22]. Його поверхня демонструє сильний опозиційний ефект: при збільшенні фазового кута з 0° до 1° відбивна здатність зменшується з 31% до 22%. Таким чином, геометричне альбедо Оберона дорівнює 31% (а альбедо Бонда — 14%)[22]. Поверхня супутника здебільшого червоного кольору, за винятком свіжих викидів навколо ударних кратерів (білих або злегка блакитних)[23]. Серед основних супутників Урана Оберон — найчервоніший, причому його передня півкуля значно червоніша за задню. Зазвичай почервоніння поверхні небесних тіл — результат космічного вивітрювання, спричиненого бомбардуванням поверхні зарядженими частинками і мікрометеоритами протягом часу існування Сонячної системи[21]. Однак у випадку Оберона почервоніння поверхні, ймовірно, викликано акрецією червонуватого матеріалу (який надходить із зовнішньої частини системи Урана — можливо, з нерегулярних супутників), що відбувається переважно на півкулі, спрямованій у бік орбітального руху[24].  Назви на Обероні отримали деталі рельєфу двох типів — кратери та каньйон[25]. Концентрація кратерів на Обероні більше, ніж на інших супутниках Урана: їх стільки, що при утворенні нових кратерів зникає стільки ж старих і їх загальна кількість не змінюється. Це показує, що поверхня Оберона старша за поверхню решти супутників Урана[26], і свідчить про відсутність на ній масштабної тектонічної активності. Діаметр найбільшого[26] з відомих кратерів — Гамлета — 206 кілометрів[27]. Довкола багатьох кратерів є світлі промені — ймовірно, викиди льоду[3]. Дно найбільших кратерів темне. На деяких знімках на лімбі Оберона видно 11-кілометрову височину. Не виключено, що це центральна гірка ще одного кратера, і тоді його діаметр повинен бути близько 375 кілометрів[28]. На Обероні є і каньйони — видовжені западини з крутими схилами. Однак вони тут значно менше поширені, ніж на Титанії[3]. Обриви, що їх обмежують, ймовірно, пов'язані з розломами, які можуть бути як старими, так і недавно утвореними. Молоді розломи місцями перетинають промені викидів з кратерів; отже, ці кратери старші за розломи[29]. Найпомітніший каньйон Оберона — каньйон Моммур (лат. Mommur Chasma, читається «Моммур Хасма»)[30]. Рельєф Оберона створюється двома конкуруючими процесами: формуванням ударних кратерів і ендогенним відновленням поверхні[29]. Перший процес діяв протягом усієї історії супутника, і це основний фактор формування рельєфу[26]. Другий процес почався не одразу. Він мав головним чином тектонічний характер і призвів до утворення каньйонів, які за своєю суттністю є велетенськими тріщинами у крижаній корі. Розтріскування кори було викликане, швидше за все, розширенням Оберона, яке відбулося у два етапи (на 0,5% та 0,4%). Їм відповідає поява старих і молодих каньйонів[29]. На дні найбільших кратерів Оберона (таких, як Гамлет, Макбет і Отелло) видно темну речовину. Крім того, темні плями є і поза кратерами (в основному на півкулі, передній за рухом супутника орбітою). Деякі вчені припускають, що ці плями — наслідок кріовулканізму[26], коли крізь утворені розриви в крижаній корі на поверхню виливалася забруднена вода, яка при застиганні утворила темну поверхню. Таким чином, це аналоги місячних морів (де замість води була лава). За іншою версією темну речовину вибито з глибоких шарів ударами метеоритів (це можливо у випадку, якщо Оберон деякою мірою диференційований, і під крижаною корою лежить більш темний матеріал)[23].
Походження та еволюціяНайімовірніше, Оберон сформувався з акреційного диска, який або існував довкола Урана протягом якогось часу після формування планети, або утворився при потужному зіткненні, яке, швидше за все, і надало Урану дуже великий нахил осі обертання[2]. Точний склад туманності невідомий, але висока густина Оберона та інших супутників Урана в порівнянні з супутниками Сатурна вказує на те, що в ній було менше води[3]. Значна кількість вуглецю й азоту може перебувати у вигляді оксиду вуглецю та молекулярного азоту, а не у вигляді метану та аміаку[2]. Супутники, що утворюються в таких туманностях, міститимуть менше води, льоду (що містить CO і N2 у складі клатратів) та більше каменю, чим, можливо, і пояснюється висока густина[3]. Утворення Оберона, ймовірно, тривало протягом декількох тисяч років[2]. Зіткнення, що супроводжували акрецію, розігрівали зовнішні шари супутника[32]. Максимальна температура (близько 230 К), ймовірно, була досягнута на глибині близько 60 кілометрів[32]. Після завершення формування зовнішній шар охолов, а внутрішній став нагріватися через розпад радіоактивних елементів, що були в його надрах[3]. Поверхневий шар внаслідок охолодження стискався, тоді як внутрішній внаслідок розігріву розширився. Це створило у корі Оберона сильне напруження і, як наслідок, численні розломи. Можливо, саме так з'явилася існуюча нині система каньйонів. Цей процес тривав близько 200 мільйонів років[33] і, отже, припинився кілька мільярдів років тому[3]. Тепла від початкової акреції і подальшого розпаду радіоактивних елементів могло вистачити для плавлення льоду, якщо в ньому є які-небудь антифризи — аміак або сіль[32]. Танення могло призвести до розділення льоду і каменю і формування кам'яного ядра, оточеного крижаною мантією. На їх межі міг з'явитися шар рідкої води (океан), що містить аміак. Евтектична температура цієї суміші — 176 К[4]. Якщо температура океану опускалася нижче цього значення, то зараз він замерзлий. Замерзання призвело б до його розширення, і це могло зробити внесок у розтріскування кори (утворення каньйонів)[26]. Проте дані про геологічну історію Оберона досі дуже мізерні і базуються лише на дослідженнях «Вояджера-2» в січні 1986 року. Дослідження Єдині зображення Оберона великим планом було отримано завдяки космічному апарату «Вояджер-2», який сфотографував супутник під час досліджень Урана в січні 1986 року. Найменша відстань між ними становила 470 600 км[34], і знімки супутника мають роздільну здатність близько 6 кілометрів (лише Міранду та Аріель було знято з більшою роздільністю)[26]. Зображення вкривають 40% поверхні, але лише 25% її відзнято достатньо добре для геологічного картування. Під час польоту «Вояджера» південна півкуля Оберона (як і інших супутників) була обернена до Сонця, а північна була неосвітленою, тож не могла бути вивчена[3] (на північному полюсі панувала полярна ніч тривалістю 42 роки). Жоден інший космічний апарат не відвідував Уран або Оберон. У 2020-х роках, можливо, буде запущена дослідницька програма НАСА — Uranus orbiter and probe. До складу програми входитиме орбітальний апарат і атмосферний зонд. Крім того, група зі 168 учених представила Європейському космічному агентству програму-місію Uranus Pathfinder. У програмі описано подорож до зовнішньої частини Сонячної системи, кінцевою метою якої є планета Уран[35]. Метою вищеназваних програм є уточнення знань про Уран і його супутники. Оберон у культуріДовкола подій, що начебто відбулися на Обероні із земною експедицією, будується сюжет науково-фантастичної трилогії Сергія Павлова «Місячна веселка»[36]. «Місяцем», що фігурує в назві повісті, і є Оберон — четвертий супутник («місяць») Урана. За мотивами першої повісті фантастичної трилогії було знято однойменний пізньорадянський фільм. Одна з повістей американського письменника-фантаста Едмонда Гамільтона — «Скарб Громового Місяця» — описує Оберон як планету, вкриту вулканами, із кам'яною поверхнею і океанами з рідкої лави, расою «вогневиків» (англ. Flame-Throwers) і покладами рідкісного елемента-антигравітанта — «левіуму». Професор Ніклаус Вірт назвав Обероном свою останню мову програмування за назвою супутника[37]. ПриміткиПосилання
Література
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
.svg){kind=small}
