Ārējai Saules sistēmai ir pietiekami daudz noslēpumu un potenciālu atklājumu, lai zinātnieki būtu aizņemti gadu desmitiem. Piemēram, Urāns un tā pavadoņu sistēma. Kopš Kosmosa laikmeta sākuma šai planētai un tās pavadoņu sistēmai ir pagājusi tikai viena kosmosa zonde. Un tomēr ar to, kas iegūts no šīs vienas misijas un vairāk nekā pusotra gadsimta uz Zemes (un kosmosā) balstītas novērošanas, ir bijis pietiekami, lai izraisītu daudzu zinātnieku paaudžu interesi.
Piemēram, gandrīz visas detalizētās zināšanas par Urāna 27 zināmie pavadoņi - tostarp 'spilgts' mēness Ariels - ir iegūts no informācijas, ko ieguvusi Ceļošana 2 zonde. Tomēr šis vienīgais garāmlidojums atklāja, ka Ariel sastāv no vienādām daļām ledus un akmeņu, krāteru un ģeoloģiski aktīvas virsmas un sezonāla cikla, kas ir gan ekstrēms, gan ļoti neparasts (vismaz pēc mūsu standartiem!)
Atklāšana un nosaukumu piešķiršana:
Arielu 1851. gada 24. oktobrī atklāja angļu astronoms Viljams Lasels, kurš atklāja arī lielāko pavadoni. Umbriela tajā pašā dienā. Kamēr Viljams Heršels , kurš atklāja divus lielākos Urāna pavadoņus Oberons un Titānija 1787. gadā, apgalvojot, ka Urāna orbītā ir novērojuši četrus citus pavadoņus, kopš tā laika šie apgalvojumi ir atzīti par kļūdainiem.
Urāna lielāko pavadoņu montāža. Attēla kredīts: NASA
Tāpat kā visi Urāna pavadoņi, arī Ariels tika nosaukts Aleksandra Popes varoņa vārdā.Slēdzenes izvarošanaun ŠekspīrsVētra. Šajā gadījumā Ariels norāda uz gaisa garu, kas ierosina lielo vētruVētraun silfs, kas aizsargā galveno varoniSlēdzenes izvarošana. Visu četru tolaik zināmo Urāna pavadoņu nosaukumus pēc Lasela lūguma ieteica Džons Heršels 1852. gadā.
Izmērs, masa un orbīta:
Ar vidējo rādiusu 578,9 ± 0,6 km un masu 1,353 ± 0,120 × 10divdesmitvienskg, Ariels pēc izmēra ir līdzvērtīgs 0,0908 Zemēm un 0,000226 reizes masīvāks. Ariela Urāna orbīta ir gandrīz apļveida, un tās vidējais attālums (daļēji galvenā ass) ir 191 020 km, tādējādi tas ir otrs tuvākais no pieciem Urāna pavadoņiem (aiz Mirandas). Tam ir ļoti maza orbītas ekscentricitāte (0,0012), un tā ir ļoti maza attiecībā pret Urāna ekvatoru (0,260°).
Arielam ar vidējo orbītas ātrumu 5,51 km/s ir nepieciešamas 2,52 dienas, lai pabeigtu vienu Urāna orbītu. Tāpat kā lielākā daļa pavadoņu ārējā Saules sistēmā, arī Ariela rotācija ir sinhrona ar tā orbītu. Tas nozīmē, ka mēness ir paisuma un paisuma dēļ bloķēts ar Urānu, un viena seja pastāvīgi ir vērsta pret planētu.
Ariels riņķo un griežas Urāna ekvatoriālajā plaknē, kas nozīmē, ka tas griežas perpendikulāri Saulei. Tas nozīmē, ka tās ziemeļu un dienvidu puslodes ir vērstas vai nu tieši pret Sauli, vai arī prom no tās saulgriežos, kā rezultātā veidojas ārkārtējs sezonāls cikls ar pastāvīgu dienu vai nakti 42 gadu garumā.
Lieluma salīdzinājums starp Zemi, Mēnesi un Arielu. Pateicība: NASA/JPL/USGS/Toms Redings
Ariela orbīta pilnībā atrodas Urāna magnetosfēras iekšpusē, kas nozīmē, ka tās aizmugurējo puslodi regulāri ietekmē magnetosfēras plazma, kas rotē kopā ar planētu. Tiek uzskatīts, ka šī bombardēšana ir iemesls aizmugurējo pusložu tumšumam (skatīt zemāk), kas ir novērots visiem Urāna pavadoņiem (izņemot Oberonu).
Pašlaik Ariels nav iesaistīts nevienā orbītas rezonansē ar citiem Urāna satelītiem. Tomēr agrāk tas varēja būt 5:3 rezonansē ar Mirandu, kas varēja būt daļēji atbildīga par šī mēness uzsilšanu, un 4:1 rezonanse ar Titānija , no kuras tas vēlāk aizbēga.
Sastāvs un virsmas īpašības:
Ariels ir ceturtais lielākais no Urāna pavadoņiem, taču tiek uzskatīts, ka tas ir trešais masīvākais. Tās vidējais blīvums ir 1,66 g/cm3norāda, ka tas aptuveni sastāv no vienādām daļām ūdens ledus un iežu/oglekļa materiāla, tostarp smagiem organiskiem savienojumiem. Pamatojoties uz virsmas spektrogrāfisko analīzi, tika atklāts, ka Ariela vadošā puslode ir bagātāka ar ūdens ledu nekā tās aizmugurējā puslode.
Cēlonis pašlaik nav zināms, bet tas var būt saistīts ar lādētu daļiņu bombardēšanu no Urāna magnetosfēras, kas ir spēcīgāka aizmugurējā puslodē. Enerģētisko daļiņu un ūdens ledus mijiedarbība izraisa sublimāciju un ledū iesprostotā metāna (kā klatrāta hidrāta) sadalīšanos, padarot metanogēnās un citas organiskās molekulas tumšākas un atstājot tumšu, ar oglekli bagātu atlikumu (aka. tholins ).
Augstākās izšķirtspējas Voyager 2 krāsainais Ariela attēls, kurā redzami kanjoni ar grīdām, ko klāj gludi līdzenumi (apakšējā labajā stūrī) un spilgtais Laicas krāteris (apakšējā kreisajā pusē). Pateicība: NASA/JPL
Pamatojoties uz tā lielumu, aplēsēm par ledus/akmeņu izplatību un sāls vai amonjaka iespējamību tā iekšpusē, tiek uzskatīts, ka Ariela interjers atšķiras starp akmeņainu kodolu un ledus apvalku. Ja tā ir taisnība, kodola rādiuss būtu 64% no Mēness rādiusa (372 km) un 52% no tā masas. Un, lai gan ūdens ledus un amonjaka klātbūtne varētu nozīmēt, ka Arielā pie tā kodola un mantijas robežas atrodas iekšējais okeāns, šāda okeāna pastāvēšana tiek uzskatīta par maz ticamu.
Infrasarkanā spektroskopija ir arī identificējusi oglekļa dioksīda (CO²) koncentrāciju uz Ariela virsmas, īpaši tās aizmugurējā puslodē. Faktiski Ariels uzrāda visaugstāko CO² koncentrāciju uz jebkura Urāna satelīta, un tas bija pirmais mēness, kura virsmā tika atklāts šis savienojums.
Lai gan precīzs iemesls tam nav zināms, iespējams, ka tas ir ražots no karbonātiem vai organiskiem materiāliem, kas ir pakļauti Urāna magnetosfēras vai saules ultravioletā starojuma iedarbībai – asimetrijas dēļ starp priekšējo un aizmugurējo puslodi. Vēl viens izskaidrojums ir gāzu izplūde, kad pirmatnējais CO², kas iesprostots Ariela iekšējā ledū, izkļuva pagātnes ģeoloģiskās aktivitātes dēļ.
Novēroto Ariela virsmu var iedalīt trīs reljefa veidos: krāterveida reljefs, grēdu reljefs un līdzenumi. Citas iezīmes ietver chasmata (kanjoni), vainas skarbas (klintis), dorsa (kores) un graben (siles vai tranšejas). Trieciena krāteri ir visizplatītākā Ariela iezīme, jo īpaši dienvidu polā, kas ir Mēness vecākais un ģeogrāfiski plašākais reģions.
Ariela viltus krāsu karte, kurā redzams ievērojamais Jangūras krāteris (pa kreisi no centra) un reljefa plankumi (tālā pa kreisi). Kredīts: USGS
Salīdzinot ar citiem Urāna pavadoņiem, Arielam ir diezgan vienmērīgs krāteris. Krāteru virsmas blīvums, kas ir ievērojami zemāks nekā Oberon un Umbriel, liecina, ka tie nav datēti ar Saules sistēmas agrīno vēsturi. Tas nozīmē, ka Arielam ir jābūt pilnībā no jauna uzklāts kādā savas vēstures posmā, visticamāk, pagātnē, kad planētai bija ekscentriskāka orbīta un tāpēc tā bija ģeoloģiski aktīvāka.
Lielākais krāteris, kas novērots Arielā, Jangūra , ir tikai 78 km diametrā, un tam ir vēlākas deformācijas pazīmes. Visiem Ariela lielajiem krāteriem ir līdzenas grīdas un centrālās virsotnes, un dažus no tiem ieskauj spilgti izmešanas nogulsnes. Daudzi krāteri ir daudzstūra formas, kas liecina, ka to izskatu ietekmējusi garozas jau esošā struktūra. Krāterotajos līdzenumos ir daži lieli (apmēram 100 km diametrā) gaiši plankumi, kas var būt degradēti trieciena krāteri.
Krāteri klāto reljefu šķērso skaru, kanjonu un šauru grēdu tīkls, no kuriem lielākā daļa atrodas Ariela vidējos dienvidu platuma grādos. Šie kanjoni, kas pazīstami kā chasmata, iespējams, bija grabens, kas veidojās ekstensīvu bojājumu dēļ, ko izraisīja globāls spriedzes spriegums, ko savukārt, domājams, izraisīja ūdens un/vai šķidrā amonjaka sasalšana iekšpusē.
Šīs chasmatas parasti ir 15–50 km platas un galvenokārt orientētas austrumu vai ziemeļaustrumu virzienā. Visplašākajā grabenā ir rievas, kas stiepjas gar to izliekto grīdu virsotnēm (pazīstamas kāielejas). Garākais kanjons ir Kačina Časma , kura garums pārsniedz 620 km.
Ariela attēls, kas uzņemts 1986. gada 24. janvārī no 130 000 km (80 000 jūdžu) attāluma, kas parāda Ariela virsmas sarežģītību. Pateicība: NASA/JPL
Arielas grēdu reljefs, kas ir otrs visizplatītākais veids, sastāv no simtiem kilometru garām grēdu joslām un ieplakām. Šīs grēdas robežojas ar krāteru reljefu un sagriež to daudzstūros. Katrā joslā (25–70 km platumā) ir novērotas atsevišķas grēdas un siles, kas ir līdz 200 km garas un 10–35 km attālumā viena no otras. Arī šeit šīs pazīmes tiek uzskatītas par modificētu grabena formu vai ģeoloģisko spriegumu rezultāts.
Jaunākais reljefa veids, kas novērots Arielā, ir tās līdzenumi, kas sastāv no salīdzinoši zemām gludām zonām. Šajos apgabalos konstatētā dažāda līmeņa krāterēšanas dēļ tiek uzskatīts, ka līdzenumi ir veidojušies ilgākā laika periodā. Tie ir atrodami kanjonu stāvos un dažās neregulārās ieplakās krātera reljefa vidū.
Visticamāk līdzenumu izcelsme ir cauri kriovulkānisms , jo to ģeometrija atgādina vairoga vulkānus uz Zemes, un to topogrāfiskās robežas liecina par viskoza šķidruma izvirdumu, iespējams, šķidru amonjaku. Tāpēc kanjoniem ir jāveidojās laikā, kad Arielā joprojām notika endogēnā seguma atjaunošana.
Ariela Urāna tranzīts, ko Habla kosmiskais teleskops tvēra 2008. gada 26. jūlijā. Pateicības: NASA, ESA, L. Sromovskim (Viskonsinas Universitāte, Medisona), H. Hammelam (Kosmosa zinātnes institūts) un K. Ragesam ( SETI)
Ariels visvairāk atspoguļo Urāna pavadoņus, un Bonda albedo ir aptuveni 23%. Ariel virsmai parasti ir neitrāla krāsa, taču šķiet, ka ir asimetrija, kur aizmugurējā puslode ir nedaudz sarkanāka. Tiek uzskatīts, ka iemesls tam ir mijiedarbība starp Ariela aizmugurējo puslodi un Urāna magnetosfēras starojumu un Saules ultravioleto starojumu, kas pārvērš ledā esošos organiskos savienojumus tolīnos.
Tiek uzskatīts, ka Ariels, tāpat kā visi Urāna lielākie pavadoņi, ir izveidojies Urāna akrecijas disks ; kas pastāvēja ap Urānu kādu laiku pēc tā veidošanās vai radās liela trieciena rezultātā, ko Urāns cieta tā vēstures sākumā.
Izpēte:
Tā kā Arielu atrodas tuvu Urāna atspīdumam, astronomi amatieru to ir grūti pamanīt. Tomēr kopš 19. gadsimta Ariels daudzas reizes ir novērots uz zemes, izmantojot kosmosa instrumentus. Piemēram, 2006. gada 26. jūlijā Habla kosmiskais teleskops sagūstīts a rets tranzīts ko izgatavojis Urāna Ariels, kas meta ēnu, ko varēja redzēt uz Urāna mākoņu virsotnēm. Vēl vienu tranzītu 2008. gadā reģistrēja Eiropas Dienvidu observatorija .
Tikai astoņdesmitajos gados attēlus ieguva pirmais un vienīgais orbītas, kas jebkad šķērsoja Urāna sistēmu. Šis bijaCeļošana 2kosmosa zonde, kas fotografēja Mēnesi tā 1986. gada janvāra pārlidojuma laikā. Zondes tuvākā pieeja bija 127 000 km (79 000 jūdžu) attālumā, kas ir ievērojami mazāks nekā attālums līdz visiem citiem Urāna pavadoņiem, izņemot Mirandu.
Mākslinieka iespaids par kosmosa zondi Voyager 2. Pateicība: NASA
Iegūtie attēli aptvēra tikai aptuveni 40% virsmas, bet tikai 35% tika uzņemti ar kvalitāti, kas nepieciešama ģeoloģiskajai kartēšanai un krāteru skaitīšanai. Daļēji tas bija tāpēc, ka pārlidojums sakrita ar dienvidu vasaras saulgriežiem, kur dienvidu puslode bija vērsta pret Sauli, bet ziemeļu puslodi pilnībā slēpa tumsa.
Kopš tā laika nav notikušas Urāna pavadoņu sistēmas izpētes misijas, un tādas arī pašlaik nav plānotas. Tomēr iespēja nosūtīt Cassini kosmosa kuģi uz Urānu tika izvērtēta tās misijas paplašināšanas plānošanas posmā 2008. gada aprīlī. Tika noteikts, ka pēc Saturna aiziešanas Cassini nokļūšanai Urāna sistēmā paies aptuveni divdesmit gadi. Tomēr šis priekšlikums un misijas galīgais liktenis pagaidām nav izlemts.
Kopumā Urāna pavadonis Ariels atrodas labā kompānijā. Tāpat kā citiem urāniešiem, tā aksiālais slīpums ir gandrīz tāds pats kā Urānam, tas sastāv no gandrīz vienādām daļām ledus un akmens, tas ir ģeoloģiski aktīvs, un tā orbīta izraisa ārkārtēju sezonas ciklu. Tomēr Ariels ir viens pats, ņemot vērā tā spilgtumu un jauneklīgo virsmu. Diemžēl šis spilgtais un jauneklīgais izskats nav padarījis to vieglāk pamanāmu.
Diemžēl, tāpat kā ar visiem Urāna pavadoņiem, šī mēness izpēte joprojām ir sākuma stadijā, un mēs par to daudz nezinām. Var tikai cerēt uz citu dziļās kosmosa misiju, piemēram, modificētuCassinilidot garām, notiek nākamajos gados un pabeidz iesākto darbuCeļošana 2!
Universe Today mums ir daudz interesantu rakstu par Ariela un Urāna pavadoņiem. Šeit ir viens par Arielu Urāna tranzīts 2006 , tā 2008. gada tranzīts , un tas, kas atbild uz visu svarīgo jautājumu Cik pavadoņu ir Urānam?
Lai iegūtu papildinformāciju, skatiet NASA Saules sistēmas izpētes lapu vietnē Ariels un The Planetary Society Voyager 2 Ariel attēlu katalogs .
Avoti:
