Umbriel Urano II | |
La migliore immagine di Umbriel da parte del Voyager 2 (24 gennaio 1986, NASA) | |
genere | Satellite naturale di Urano |
---|---|
Caratteristiche orbitali ( Epoch J2000.0 ) | |
Semiasse maggiore | 266.300 km |
Periapsis | 265.100 km |
Apoapsis | 267.500 km |
Eccentricità | 0.003 9 |
Periodo di rivoluzione | 4.144 d |
Inclinazione | 0,128 ° |
Caratteristiche fisiche | |
Diametro | 1.169 km |
Massa | 1,172 ± 0,135 × 10 21 kg . ≈ 2 × 10-4 M Terra |
Densità media | 1,4 × 10 3 kg / m 3 |
Gravità superficiale | 0,23 m / s 2 |
Periodo di rotazione | 4.144 d - Probabilmente sincrono |
Magnitudine apparente | 14.47 (all'opposizione) |
Albedo medio | 0,21 geometrico: 0,26 Legame: 0,10. |
Temperatura superficiale |
75 K (media) Max 85 K |
Caratteristiche dell'atmosfera | |
Pressione atmosferica | Nessuna atmosfera |
Scoperta | |
Scopritore | William lassell |
Data di scoperta | 24 ottobre 1851 |
Designazione / i | |
Designazione / i provvisoria / i | Urano II |
Umbriel , chiamato anche Urano II , è il terzo satellite naturale di Urano per dimensioni. Scoperto nel 1851 da William Lassell , contemporaneamente ad Ariel , ricevette poi il nome di un personaggio nella poesia The Loop of Hair Abducted by Alexander Pope .
Umbriel è costituito principalmente da ghiaccio e una frazione sostanziale di roccia . La sua struttura interna potrebbe essere differenziata tra un nucleo roccioso e un mantello di ghiaccio. La sua superficie è la più scura tra quelle delle lune di Urano , e sarebbe stata modellata principalmente dagli impatti di meteoriti. Tuttavia, la presenza di canyon suggerisce l'esistenza di processi endogeni dovuti all'espansione del suo interno all'inizio della sua evoluzione. Il satellite potrebbe aver subito un rifacimento endogeno che avrebbe coperto parte delle superfici più antiche.
Tra i satelliti di Urano, Umbriel ha la superficie più segnata dai crateri da impatto dopo Oberon , alcuni misurano fino a 210 km di diametro. La principale caratteristica geologica sulla superficie di Umbriel è un anello di materiale chiaro sul fondo del cratere Wunda .
Come tutti i satelliti di Urano, Umbriel si è probabilmente formato da un disco di accrescimento che circonda il pianeta subito dopo la sua formazione. Il sistema di Urano è stato studiato da vicino solo una volta, dalla sonda Voyager 2 , nel gennaio 1986 . Ha scattato diverse immagini di Umbriel, che hanno permesso di mappare circa il 40% della sua superficie.
Umbriel viene scoperto da William Lassell il24 ottobre 1851. Anche se William Herschel , lo scopritore di Titania e Oberon , aveva sostenuto alla fine del XVIII ° secolo, hanno osservato quattro lune aggiuntive di Urano, non sono state confermate queste osservazioni. Questi quattro oggetti sono ora considerati errori di osservazione.
A tutti i satelliti di Urano furono dati nomi di personaggi tratti dalle opere di William Shakespeare o Alexander Pope . I primi quattro nomi furono suggeriti da John Herschel , figlio di William, nel 1852 su richiesta di Lassell. "Umbriel" è il nome di un personaggio in The Stolen Hair Curl del poeta Alexander Pope . In questo lavoro, Umbriel è il "leprechaun malinconico scuro" e il suo nome si riferisce al latino umbra che significa ombra. I nomi delle formazioni notevoli sul satellite sono stati scelti anche tra gli spiriti maligni e degli inferi di diverse mitologie: Zlyden, Setibos, Minepa, Alberich , Fin, Gob, Kanaloa, Peri , Skynd, Vuver (vedi tabella ). Nel 1851, Lassell assegnò finalmente ai quattro satelliti conosciuti numeri romani in base alla loro lontananza dal pianeta, e da allora Umbriel è stato anche chiamato Urano II .
Umbriel in orbita attorno a Urano a una distanza media di circa 266.000 km . È il terzo più distante dei cinque principali satelliti del pianeta. La sua orbita ha una bassa eccentricità e una piccolissima inclinazione rispetto all'equatore di Urano. Il suo periodo orbitale è di circa 4,1 giorni terrestri e coincide con il suo periodo di rotazione . In altre parole, Umbriel è in rotazione sincrona e ha sempre lo stesso emisfero rivolto verso il pianeta. Allo stesso modo, ha un "emisfero anteriore" che è rivolto verso il movimento orbitale e un "emisfero posteriore" che è opposto ad esso. Questa rotazione sincrona risulta dall'attrito causato dalle grandi maree causate da Urano. L'orbita di Umbriel si trova interamente all'interno della magnetosfera di Urano. Questo è importante, perché gli emisferi posteriori dei satelliti (che sono privi di atmosfera e orbitano all'interno di una magnetosfera, come Umbriel) sono colpiti dal plasma magnetosferico che ruota in sincronismo con il pianeta. Questo bombardamento può portare ad un oscuramento degli emisferi posteriori, che in effetti si osserva su tutte le lune di Urano eccetto Oberon . Quest'ultimo trascorre una frazione significativa del suo tempo al di fuori della magnetosfera di Urano. Umbriel funge da "pozzo" per le particelle cariche nella magnetosfera. Quindi nel 1986, mentre la sonda Voyager 2 era nelle vicinanze dell'orbita di questa luna, osservò un calo nel conteggio delle particelle energetiche che stava producendo.
Poiché l'asse di rotazione di Urano è vicino al piano della sua orbita attorno al Sole e le orbite dei satelliti sono vicine al suo piano equatoriale, questi si trovano in un piano approssimativamente perpendicolare al piano dell'orbita di Urano. I satelliti sono quindi soggetti ad un ciclo stagionale estremo: ciascuno dei poli trascorre alternativamente 42 anni terrestri nella completa oscurità e 42 anni continuamente illuminati, con il Sole vicino allo zenit di uno dei poli al solstizio . Il passaggio della Voyager 2 nel 1986 ha coinciso con il solstizio d'estate dell'emisfero meridionale, con quasi tutto l'emisfero settentrionale nell'oscurità. Ogni 42 anni, all'equinozio di Urano, la Terra attraversa il suo piano equatoriale e le occultazioni tra le lune di Urano diventano osservabili. Nel 2007 e nel 2008 si sono verificati alcuni di questi eventi. Tra questi eventi, è possibile citare due occultazioni di Titania di Umbriel the15 agosto e il 8 dicembre 2007, e un'occultazione di Ariel da parte di Umbriel il 19 agosto 2007. Attualmente, Umbriel non è coinvolto in alcuna risonanza orbitale con nessun altro satellite Urano. Tuttavia, in passato potrebbe aver risuonato 3: 1 con Miranda . Ciò avrebbe potuto far aumentare l'eccentricità orbitale di Miranda. Questa eccentricità orbitale avrebbe contribuito al riscaldamento interno e all'attività geologica della luna, mentre, allo stesso tempo, l'orbita di Umbriel sarebbe stata solo leggermente disturbata. Urano è più debolmente appiattito ai suoi poli, ma anche più piccolo, rispetto ai suoi satelliti, di Giove o Saturno . Di conseguenza, queste lune possono ritirarsi più facilmente dalle forze che mantengono la loro orbita in risonanza. Dopo che Miranda è sfuggita a questa risonanza (attraverso un meccanismo che probabilmente l'ha trascinata nella sua corrente, inclinazione orbitale anormalmente alta), la sua eccentricità sarebbe stata ridotta, disattivando così la fonte di calore che alimentava l'antica attività geologica di Miranda.
Umbriel è la terza per dimensione e la quarta per massa decrescente delle lune di Urano. La sua massa specifica è infatti 1,39 g / cm 3 , il che indica che la stella è composta principalmente da acqua ghiacciata . Inoltre, una componente densa ancora sconosciuta, diversa dal ghiaccio d'acqua, costituisce circa il 40% della massa totale. Questa sostanza potrebbe essere formata da roccia e / o materiale carbonioso, inclusi composti organici pesanti che formano tholin . La presenza di ghiaccio d'acqua è supportata da osservazioni spettroscopiche a infrarossi , che hanno rivelato la presenza di ghiaccio d'acqua cristallizzato sulla superficie della stella. Le bande di assorbimento del ghiaccio d' acqua sono più pronunciate sull'emisfero anteriore di Umbriel che sull'emisfero posteriore. Le cause di questa asimmetria non sono note. Possono, tuttavia, essere correlati al bombardamento da parte di particelle cariche della magnetosfera di Urano, più intense sull'emisfero posteriore, a causa della co-rotazione del plasma. Le particelle energetiche tendono a spruzzare acqua ghiacciata, abbattere il metano intrappolato come clatrato e annerirlo insieme ad altri materiali organici, lasciando un residuo scuro e ricco di carbonio.
Oltre all'acqua, l'unico altro composto chimico identificato sulla superficie di Umbriel dalla spettroscopia a infrarossi è l' anidride carbonica (CO 2), che si concentra principalmente sull'emisfero posteriore. La sua origine non è chiaramente spiegata. Potrebbe essere prodotto in loco da carbonati o materiali organici sotto l'influenza di particelle energetiche dalla magnetosfera di Urano o dalla radiazione solare ultravioletta . Quest'ultima ipotesi spiegherebbe l'asimmetria della sua distribuzione, poiché l'emisfero posteriore è soggetto a un'influenza magnetosferica più intensa rispetto all'emisfero anteriore. Un'altra possibile fonte sarebbe il degasaggio della CO 2primordiale intrappolato dal ghiaccio d'acqua all'interno di Umbriel. La perdita di questa CO 2 dell'interno potrebbe essere collegato alla passata attività geologica di questo satellite.
Umbriel potrebbe essersi differenziato in un nucleo roccioso sormontato da un mantello di ghiaccio. In questo caso, il raggio del nucleo (317 km ) sarebbe circa il 54% del raggio della luna e la sua massa circa il 40% di quella della luna - proporzioni che dipendono dalla composizione di questo satellite. La pressione al centro di Umbriel sarebbe di circa 0,24 GPa ( 2,4 kbar ). La condizione del mantello ghiacciato non è nota, sebbene l'esistenza di un oceano sotto la superficie sia considerata improbabile.
Umbriel è il più oscuro dei satelliti di Urano, che sono essi stessi più scuri dei satelliti dei pianeti più vicini al Sole. Ad esempio, l'area di Ariel, un satellite gemello più o meno delle stesse dimensioni, è più del doppio più luminosa. Umbriel ha un albedo di Bond di circa il 10%, rispetto al 23% di Ariel. La riflettività della superficie del satellite diminuisce dal 26% all'angolo di fase di 0 ° ( albedo geometrica ) al 19% per un angolo di fase di 1 °, questo è l' effetto opposto . Contrariamente a quanto osservato per Oberon (un'altra luna uraniana scura), la superficie osservata di Umbriel è leggermente bluastra. Inoltre compaiono depositi di impatto recenti, di un blu molto chiaro e ancora più pronunciato (soprattutto nel cratere Wunda , vicino all'equatore). Potrebbe esserci un'asimmetria tra gli emisferi anteriore e posteriore. Quest'ultimo apparirebbe quindi più rosso del primo. Questa asimmetria non è del tutto stabilita perché la superficie del satellite è nota solo al 40%. L'arrossamento della superficie sarebbe la conseguenza dell'erosione spaziale dovuta al bombardamento di particelle cariche e micrometeoriti dall'inizio del Sistema Solare . Tuttavia, l'asimmetria cromatica di Umbriel è probabilmente anche causata dall'accumulo di materiale rossastro dalle parti esterne del sistema di Urano, forse satelliti irregolari . Questo accumulo si verificherebbe preferibilmente sull'emisfero anteriore. La superficie di Umbriel è relativamente omogenea: non mostra forti variazioni di albedo o colore.
Finora gli esperti hanno identificato con certezza solo una classe di strutture geologiche sulla superficie di Umbriel: i crateri da impatto . La superficie di Umbriel ha molti più crateri e più grandi di quella di Ariel o Titania , ed è anche la meno geologicamente attiva. Solo Oberon ha più crateri da impatto di Umbriel. I diametri dei crateri osservati vanno da pochi chilometri a 210 km per il più grande che è stato chiaramente identificato, Wokolo. Tutti i crateri conosciuti su Umbriel hanno picchi centrali, ma nessuno ha un sistema di espulsione radiale.
Nome | Eponimo | Informazioni sui contatti | Diametro (km) |
---|---|---|---|
Alberich | Alberich ( mitologia norrena ) | 33 ° 36 ′ N, 42 ° 12 ′ E | 52 |
Fine | End ( troll the folklore Danish ) | 37 ° 24 ′ S, 44 ° 18 ′ E | 43 |
Gob | Gob ( pagano ) | 12 ° 42 ′ S, 27 ° 48 ′ E | 88 |
Kanaloa | Kanaloa ( mitologia polinesiana ) | 10 ° 48 ′ S, 14 ° 18 ′ O | 86 |
Malingee | Malingee (mitologia aborigena australiana ) | 22 ° 54 ′ S, 13 ° 54 ′ E | 164 |
Minepa | Minepa (popolo Makua del Mozambico ) | 42 ° 42 ′ S, 8 ° 12 ′ E | 58 |
Peri | Peri (folclore persiano ) | 9 ° 12 ′ S, 4 ° 18 ′ E | 61 |
Setibos | Setibos ( Patagonia ) | 30 ° 48 ′ S, 13 ° 42 ′ O | 50 |
Skynd | Skynd ( folclore danese ) | 1 ° 48 ′ S, 28 ° 18 ′ O | 72 |
Vuver | Vuver (mitologia finlandese ) | 4 ° 42 ′ S, 48 ° 24 ′ O | 98 |
Wokolo | Wokolo ( Bambara persone di occidentale dell'Africa ) | 30 ° 00 ′ S, 1 ° 48 ′ E | 208 |
Wunda | Wunda (mitologia aborigena australiana ) | 7 ° 54 ′ S, 86 ° 24 ′ O | 131 |
Zlyden | Zlyden (mitologia degli slavi ) | 23 ° 18 ′ S, 33 ° 48 ′ O | 44 |
La struttura superficiale più spettacolare si trova vicino all'equatore di Umbriel: il cratere Wunda, con un diametro di circa 131 km . Il fondo di Wunda mostra un grande anello di materiale trasparente, che sembra essere un proiettile da impatto. Nelle vicinanze, vicino al terminatore , compaiono i crateri Vuver e Skynd, che non hanno bordi chiari, ma hanno ciascuno un picco centrale chiaro. Gli studi sul profilo del disco di Umbriel hanno portato all'analisi che potrebbe essere una struttura di impatto molto grande, con un diametro di 400 km e una profondità di circa 5 km .
Come sugli altri satelliti di Urano, la superficie di Umbriel è rigata da un sistema di canyon di tendenza generale NE - SO. Tuttavia, non sono ufficialmente riconosciuti. Ciò è dovuto alla bassa risoluzione delle immagini e all'aspetto generalmente uniforme di questo satellite, che rende difficile la sua mappatura geologica.
La superficie pesantemente craterizzata di Umbriel è probabilmente rimasta stabile dal tardo Grande Bombardamento . Gli unici segni di antica attività interna sono i canyon e i poligoni oscuri, macchie scure di forme complesse, che misurano decine o centinaia di chilometri. I poligoni sono stati identificati mediante fotometria di precisione su immagini Voyager 2 ; sono distribuiti più o meno uniformemente sulla superficie di Umbriel con tendenza NE - SO. Alcuni poligoni corrispondono a depressioni profonde pochi chilometri e possono essersi formati durante episodi tettonici primitivi. Agli inizi del XXI ° secolo, non c'è una spiegazione della comparsa così scuro ed uniforme Umbriel. La superficie può essere ricoperta da uno strato relativamente sottile di polvere scura derivante da un impatto o da un'eruzione vulcanica esplosiva. Un'altra possibilità è che la crosta di Umbriel sia composta interamente di materia oscura, che avrebbe impedito la formazione di strutture leggere come i residui radiali attorno ai suoi crateri. Tuttavia, la presenza della chiara struttura di Wunda sembra contraddire quest'ultima ipotesi.
Umbriel si sarebbe formato da un disco di accrescimento o sub-nebulosa, cioè un disco di gas e polvere. Questo sarebbe stato presente intorno a Urano per un po 'di tempo dopo la sua formazione, o sarebbe stato creato dal gigantesco impatto a cui Urano deve la sua oblicità. La composizione precisa della sub-nebulosa è sconosciuta. Tuttavia, la densità relativamente alta di Umbriel e di altre lune di Urano rispetto alle lune di Saturno indica che doveva essere povera di acqua. Questa nebulosa avrebbe potuto essere composta da grandi quantità di azoto e carbonio presenti sotto forma di monossido di carbonio (CO) e diazoto (N 2) e non come ammoniaca o metano. I satelliti formati in questa sub-nebulosa conterrebbero meno ghiaccio d'acqua (con CO e N 2intrappolati sotto forma di clatrati ) e più rocce, il che spiegherebbe la loro alta densità.
L' accrescimento di Umbriel durò probabilmente migliaia di anni. Gli impatti che hanno accompagnato l'accrescimento hanno riscaldato lo strato esterno del satellite. La temperatura massima di circa 180 K è stata raggiunta alla profondità di circa 3 km . Terminata la formazione del satellite, lo strato sub-superficiale si è raffreddato, mentre l'interno di Umbriel è stato riscaldato dalla decomposizione degli elementi radioattivi presenti nelle rocce. Lo strato raffreddato sotto la superficie si contraeva, mentre l'interno si espandeva. Ciò ha causato forti sollecitazioni nella crosta del satellite e ha causato crepe. Questo processo, durato circa 200 milioni di anni, potrebbe essere all'origine del sistema di canyon visibile su Umbriel. Tutta l'attività endogena è cessata diversi miliardi di anni fa.
Il riscaldamento iniziale generato dall'accrescimento da un lato e dal decadimento radioattivo degli elementi dall'altro, era probabilmente abbastanza intenso da sciogliere il ghiaccio; questo a condizione che esistesse nella sua geologia un antigelo come l'ammoniaca (sotto forma di ammoniaca idrato ). Un importante scioglimento avrebbe potuto separare il ghiaccio dalle rocce e causare la formazione di un nucleo roccioso circondato da un mantello di ghiaccio. Uno strato di acqua liquida (oceano) ricco di ammoniaca disciolta potrebbe essersi formato al confine tra il nucleo e il mantello. La temperatura di fusione di questa miscela è 176 K . Tuttavia, è probabile che la temperatura sia scesa al di sotto di questo valore e che, di conseguenza, questo oceano sia stato congelato per molto tempo. Umbriel è la luna di Urano che è stata la meno soggetta al fenomeno del resurfacing endogeno, sebbene possa aver conosciuto, come le altre lune di Urano, un episodio di questo tipo, molto presto nella sua esistenza.
Attualmente (aprile 2011), le uniche immagini disponibili di Umbriel sono istantanee a bassa risoluzione scattate dalla sonda Voyager 2 . Ha fotografato la luna durante il suo volo su Urano inGennaio 1986. La distanza minima tra la sonda e Umbriel essendo stata di 325.000 km , le migliori immagini della stella hanno una risoluzione spaziale di circa 5,2 km . Le immagini coprono circa il 40% della superficie, ma solo il 20% della superficie è stata fotografata con una qualità sufficiente per eseguire la mappatura geologica . Durante il volo su Umbriel, l'emisfero meridionale era puntato verso il Sole e quindi l'emisfero settentrionale era scuro e quindi non poteva essere studiato. Nessun'altra sonda spaziale ha visitato Urano e Umbriel. Il programma orbiter e sonda Urano , il cui lancio potrebbe essere previsto per gli anni dal 2020 al 2023, dovrebbe fornire dettagli sulla conoscenza dei satelliti di Urano e in particolare su Umbriel.