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Umbriel(月亮)_

更新时间:2018-06-28 21:00

Umbriel(月亮) Umbriel是1851年10月24日由William Lassell发现的天王星的月亮。它与Ariel同时被发现,并以亚历山大波普的诗The The Rape 杏耀娱乐 of the Lock命名。Umbriel主要由冰块和相当一部分岩石组成,可能分化为岩石核心和冰冷地幔,表面是天王星中最黑暗的一个,并且似乎主要是受撞击形成的,然而,峡谷的存在表明早期的内生过程,并且月球可能已经经历了早期的内源性驱动的重铺路面事件,其消除了其较旧的表面。 无数的撞击坑被直径达210公里(130英里)的陨石坑覆盖,Umbriel是Oberon之后第二大受天王星撞击的天王星。最显着的表面特征是在武大火山口的地板上有一圈明亮的材料。这个月亮,就像天王星的所有卫星一样,可能是由形成后包围这颗行星的吸积盘形成的。 1986年1月,宇宙飞船“航海家号2”对天王星系统进行了近一次研究。它拍摄了几幅Umbriel的图像,可以绘制约40%的月球表面。 1851年10月24日,威廉拉塞尔发现了Umbriel以及另一颗Uranian卫星Ariel。[9] [10]尽管Titania和Oberon的发现者William Herschel在18世纪末声称他已经观测到另外4个天王星,[11]他的观测结果没有得到证实,现在这4个物体被认为是虚假的[12]。 ] 所有天王星的卫星都是由威廉莎士比亚或亚历山大波普创造的人物命名的。天王星的所有四颗卫星的名字都是由约翰赫歇尔在1852年应拉斯尔尔的请求而提出的。[13]乌比里尔是“昏暗的忧郁在亚历山大波普的“强奸锁”中扮演“精灵”[14],名字暗示了拉丁影片,意思是影子。月亮也被指定为天王星II。[10] Umbriel在距离大约266,000公里(165,000英里)的地方围绕天王星轨道运行,这是距它的五个主要卫星中距离地球第三远的地方[e] Umbriel的轨道具有很小的偏心率,相对于天王星的赤道[2]它的轨道周期约为4.1个地球日,与其旋转周期相一致,换句话说,Umbriel是一颗同步或锁定的卫星,其中一个面总是指向其父行星。[5] Umbriel的轨道在于完全在天王星的磁层内。[7]这一点很重要,因为在磁层内部绕轨道运行的无气动卫星的后半球(如Umbriel)受到与地球共旋转的磁层等离子体的撞击[15]。这种轰击可能会导致后半球变暗,实际上除了Oberon之外,所有的天王星都会观察到这种变化(见下文)[7]。 Umbriel也可以作为磁层带电粒子的汇,这会在1986年Voyager 2观测到的时候,在月球轨道附近的高能粒子数上产生明显的下降。[16] 因为天王星绕太阳运行几乎在它的侧面,并且它的卫星轨道在行星的赤道平面上,所以它们(包括Umbriel)受到极端的季节性循环的影响,北极和南极都在完全黑暗中度过42年,另外42在太阳升起的时候,太阳逐渐升高,接近每个极点的一个极点[7]。航海家2号飞越正好与南半球的1986年夏至,几乎整个北半球都未发光。每42年一次,当天王星有一个春分点,它的赤道平面与地球相交时,天王星的卫星相互掩盖成为可能。2007年至2008年期间观察到一些类似的事件,其中包括Umbriel于8月15日对Titania的两次掩星, 2007年12月8日,以及2007年8月19日Umbriel的Ariel。[17] [18] 目前Umbriel没有参与任何轨道共振与其他天王星卫星。然而,在它的历史早期,它可能与米兰达有1:3的共鸣。这会增加米兰达的轨道偏心率,有助于月球的内部加热和地质活动,而温布里尔的轨道受影响较小。[19]由于天王星相对于它的卫星较小的扁率和较小的尺寸,它的卫星比木星或土星更容易从平均运动共振中逃逸。在米兰达从这个共振中逃脱之后(通过一种可能导致其异常高的机制轨道倾斜度),其偏心率将被抑制,关闭热源。[20] [21] Umbriel是第三大和第四大的天王星卫星[f]月球的密度为1.39 g / cm3,[4]表明它主要由水冰构成,密度非冰组分约为40 [23]后者可以由岩石和碳质材料制成,包括称为tholins的重有机化合物[5]。红外光谱观测支持水冰的存在,这揭示了水面上的结晶水冰[7] Umbriel的前半球的水冰吸收带强于后半球[7]。这种不对称的原因尚不清楚,但它可能与来自天王星磁层的带电粒子的轰击有关,后者在后半球更强(由于等离子体的共同旋转)。[7]精力充沛颗粒倾向于溅射水冰,分解被捕获在冰中的甲烷作为笼形水合物并使其他有机物变黑,留下深色富碳残留物[7]。 除了水之外,唯一通过红外光谱分析法鉴定出来的其他化合物是二氧化碳,主要集中在尾半球[7]。二氧化碳的来源并不完全清楚。在来自天王星磁层或太阳紫外线辐射的高能带电粒子影响下,它可能由碳酸盐或有机物质局部产生。这个假设将解释其分布的不对称性,因为后半球受到比主要半球更强烈的磁层影响。另一个可能的来源是Umbriel内部水冰所捕获的原始CO2的逸出,CO2从内部逸出可能是由于过去的月球地质活动造成的[7]。 Umbriel可能会分化成一个由冰冷的地幔包围的岩石核心[23]。如果是这样,核心的半径(317公里)约为月球半径的54%,其质量约为月球质量的40% - 参数由月球的组成决定。 Umbriel中心的压力约为0.24 GPa(2.4 kbar)[23]。目前冰冷地幔的状态尚不清楚,但认为地下海洋的存在不太可能[23]。 Umbriel的表面是最黑暗的Uranian卫星,反射的光不到Ariel的相似尺寸的姐妹卫星。[22] Umbriel的Bond反照率非常低,仅为10%,而23%对于阿里尔[6],月球表面的反射率从相位角0°(几何反照率)的26%降至约1°角的19%。这种现象被称为反对浪潮。 Umbriel的表面颜色略带蓝色[24],而新鲜明亮的冲击矿床(例如在Wunda火山口)[25]甚至更蓝。前半球和后半球之间可能存在不对称;前者似乎比后者更红。[26]表面变红可能是由太阳系年龄以上带电粒子和微陨石轰击造成的空间风化造成的[24]。然而,Umbriel的颜色不对称很可能是由于来自Uranian系统外部的红色材料的增加,可能是由不规则卫星引起的,这些卫星主要发生在主要半球。[26] Umbriel的表面相对均匀 - 它不反映任何反照率或颜色的强烈变化[24]。 迄今为止,科学家们仅仅认识到一种类似于Umbriel陨石坑的地质特征[27]。 Umbriel的表面比Ariel和Titania的陨石坑大得多。它显示了最少的地质活动。[25]事实上,在天王星卫星中,只有Oberon比Umbriel有更多的撞击坑。观测到的火山口直径范围从低端的几公里到最大的已知火山口沃科洛的210公里。[25] [27]所有被认可的陨石坑都有中央山峰,[25]但没有陨石坑有光线[5]。 在Umbriel的赤道附近有最显着的地表特征:直径大约为131公里的和田火山口[29] [30]。Wunda在它的地板上有一圈明亮的材料,这可能是一个冲击矿床[25] ],或二氧化碳冰的沉积[31]。沿终点站附近看到的是Vuver和Skynd陨石坑,缺乏明亮的边缘,但拥有明亮的中央山峰。[5] [30] Umbriel的肢体轮廓研究揭示了一种可能非常大的冲击特征,直径约400公里,深度约5公里[32]。 就像天王星的其他卫星一样,Umbriel的表面被东北 - 西南方向的峡谷系统切割。[33]然而,由于成像分辨率较差,并且这颗月球的外观通常是平淡无奇的,所以它们并没有被官方认可,这妨碍了地质测绘。[25] 自从晚期重炮以来,Umbriel的严重陨石坑表面可能保持稳定[25]。古代内部活动的唯一迹象是峡谷和黑色多边形 - 形状复杂的黑色斑块,测量范围从几十到几百公里。这些多边形是从Voyager 2的图像精确测光中识别出来的,并且分布在Umbriel表面上,分布在东北 - 西南方向。一些多边形对应于几公里深的凹陷,并且可能在早期构造活动期间产生[34]。目前,没有任何解释为什么Umbriel在外观上如此黑暗和统一。它的表面可能被相当薄的一层深色材料(所谓的本影材料)覆盖,这些材料可能受到冲击而被挖出或在爆炸性火山喷发中被喷出。[h] [26]或者,Umbriel的地壳可能完全由黑暗材料,防止形成像火山口光线这样的明亮特征,然而,武大内部明亮特征的存在似乎与这一假设相矛盾[5]。 Umbriel被认为是由吸积盘或亚细胞形成的;在天王星形成之后一段时间内存在的天然气和尘埃盘,或者是由巨大的冲击造成的,这很可能使天王星具有很大的倾向[35]。亚脑的确??切组成是未知的;然而,与土星的卫星相比,密度较高的天王星表明它可能相对缺水。[1] [5]大量的氮和碳可能以一氧化碳(CO)的形式存在,和分子氮(N2)代替氨和甲烷。在这样一个次级星云中形成的卫星包含较少的水冰(CO和N2被捕获为包合物)和更多的岩石,这说明密度较高[5]。 Umbriel的增长可能持续数千年。[35]伴随着增生的影响导致了月球外层的加热[36]。在约3公里的深度达到约180 K的最高温度[36]。在地层结束后,地下层被冷却,而由于其岩石中存在放射性元素的衰变,Umbriel的内部被加热[5]。冷却的近表层收缩,而内部扩大。这会在月球的地壳中引起强烈的拉张应力,这可能导致开裂。[37]这一过程可能持续约2亿年,这意味着任何内生活动在数十亿年前就已经停止了[5]。 如果像氨(含水合物形式)或某种盐存在的防冻剂存在,最初的吸积加热和放射性元素的持续衰变可能导致冰融化[36]。融化可能导致冰与岩石分离并形成由冰冷的地幔包围的岩石核心[25]。一层富含溶解氨的液态水(海洋)可能在核心 - 地幔边界形成。这种混合物的共晶温度为176K。然而,海洋很可能早已冻结。在天王星的月亮中,Umbriel最少受到内源性表皮重建过程[25],尽管它可能像其他天王星卫星经历了一个非常早期的表皮重塑事件[34]。 到目前为止,唯一的特写镜头是Umbriel的图像,它来自Voyager 2探测器,它在1986年1月的天王星飞行期间拍摄了月球。由于Voyager 2和Umbriel之间的最近距离为325,000公里(202,000英里),[38 ]这个月球的最佳图像的空间分辨率约为5.2公里[25]。这些图像覆盖了大约40%的地表,但只有20%被拍摄了地质填图所需的质量[25]。在飞行时,南半球的Umbriel(像其他卫星一样)指向太阳,因此无法研究北半球(黑暗)[5]。没有其他航天器曾经访问天王星(和Umbriel),也没有计划对天王星及其卫星进行任务。
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