Оберон

Снимок «Вояджера-2»

Вероятно, Оберон сформировался из аккреционного диска, окружавшего Уран сразу после образования планеты. Спутник состоит примерно из равного количества камня и льда и, вероятно, дифференцирован на каменное ядро и ледяную мантию. На их границе, возможно, есть слой жидкой воды. Поверхность Оберона тёмная с красным оттенком. Её рельеф формировался в основном ударами астероидов и комет, создавшими многочисленные кратеры, достигающие 210 км в диаметре. Оберон обладает системой каньонов (грабенов), образовавшихся при растяжении коры в результате расширения недр на раннем этапе его истории.

Оберон, как и вообще систему Урана, изучал с близкого расстояния лишь один космический аппарат — «Вояджер-2». Он пролетел рядом со спутником в январе 1986 года и сделал несколько снимков, которые позволили изучить около 40 % поверхности.

История открытия, наименования и изучения

Оберон был открыт Уильямом Гершелем 11 января 1787 года (в один день с Титанией и через 6 лет после Урана). Позднее Гершель сообщил об открытии ещё четырёх спутников, но эти наблюдения оказались ошибочными. В течение 50 лет после открытия Титанию и Оберон не наблюдал никто, кроме Гершеля, ввиду слабой проницающей силы телескопов того времени, но сейчас эти спутники можно наблюдать с Земли и с помощью любительских телескопов высшего класса.

Первоначально Оберон называли «Вторым спутником Урана», а в 1848 году Уильям Лассел дал ему имя «Уран II», хотя он иногда и использовал нумерацию Уильяма Гершеля, где Титания и Оберон именовались как Уран II и Уран IV соответственно. 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.

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 пьесы «Сон в летнюю ночь». Наименования для всех четырех на тот момент известных спутников Урана были предложены сыном Гершеля — Джоном — в 1852 году по просьбе Уильяма Лассела, который годом ранее обнаружил два других спутника — Ариэль и Умбриэль.

Единственные на сегодняшний день изображения Оберона крупным планом были получены космическим аппаратом «Вояджер-2». В январе 1986 года он сблизился с Обероном на расстояние 470 600 км и сделал снимки с разрешением около 6 километров (с лучшим были сняты только Миранда и Ариэль). Изображения охватывают 40 % поверхности, но только 25 % заснято с качеством, достаточным для геологического картирования. Во время пролёта «Вояджера» Солнце освещало южное полушарие Оберона (как и других спутников). Северное полушарие было погружено в полярную ночь и, таким образом, не могло быть изучено.

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

Оберон — самый удалённый от Урана из 5 крупных спутников: радиус его орбиты — 584 000 километров. Она имеет небольшой эксцентриситет и наклон к экватору планеты. Его орбитальный период равен 13,46 суток и совпадает с периодом вращения вокруг своей оси. Иными словами, Оберон является синхронным спутником, всегда повёрнутым одной и той же стороной к планете. Значительная часть орбиты Оберона проходит вне магнитосферы Урана. В результате его поверхность подвержена прямому воздействию солнечного ветра. А ведомое полушарие бомбардируется ещё и частицами магнитосферной плазмы, которые движутся вокруг Урана намного быстрее Оберона (с периодом, равным периоду осевого вращения планеты). Такая бомбардировка может приводить к потемнению этого полушария, что и наблюдается на всех спутниках Урана, кроме Оберона.

Так как Уран вращается вокруг Солнца «на боку», а его плоскость экватора примерно совпадает с плоскостью экватора (и орбиты) его крупных спутников, смена сезонов на них очень своеобразна. Каждый полюс Оберона 42 года находится в полной темноте и 42 года непрерывно освещён, причём во время летнего солнцестояния Солнце на полюсе почти достигает зенита. Пролёт «Вояджера-2» в 1986 году совпал с летним солнцестоянием в южном полушарии, тогда как почти всё северное находилось в темноте.

Раз в 42 года — во время равноденствия на Уране — Солнце (и вместе с ним Земля) проходит через его экваториальную плоскость, и тогда можно наблюдать взаимные покрытия его спутников. Несколько таких событий наблюдалось в 2006—2007 годах, в том числе покрытие Умбриэля Обероном 4 мая 2007 года, которое продолжалось почти шесть минут.

Состав и внутреннее строение

Оберон. Самый большой кратер с тёмным дном (слева) — Гамлет; кратер Отелло находится левее и выше (около края диска)

Оберон может быть дифференцирован на каменное ядро и ледяную мантию. Если это действительно так, то радиус ядра составляет около 63 % радиуса спутника (480 км), а масса ядра примерно равна 54 % массы Оберона. Это рассчитано по составу спутника. Давление в центре Оберона — около 0,5 ГПа (5 кбар). Состояние ледяной мантии неизвестно. Если лёд содержит достаточное количество аммиака или другого антифриза, то на границе ядра и мантии Оберона может быть жидкий океан. Толщина этого океана, если он существует, может достигать 40 километров, а температура была бы около 180 К. Впрочем, внутреннее строение Оберона во многом зависит от его термальной истории, которая сейчас малоизвестна.

Поверхность

Поверхность Оберона довольно тёмная (из крупных спутников Урана темнее его только Умбриэль) и демонстрирует сильный оппозиционный эффект: при увеличении фазового угла с 0° до 1° отражательная способность уменьшается с 31 % до 22 %. У Оберона низкое альбедо Бонда — около 14 %. Поверхность спутника в основном красноватого цвета, за исключением свежих выбросов вокруг ударных кратеров (белых или слегка голубоватых). Оберон — самый красный среди крупных спутников Урана. Его ведущее полушарие намного краснее ведомого, поскольку на нём больше тёмно-красного материала. Обычно покраснение поверхности небесных тел — результат космического выветривания, вызванного бомбардировкой поверхности заряженными частицами и микрометеоритами. Однако в случае Оберона покраснение поверхности, вероятно, вызвано оседанием красноватого материала, который поступает из внешней части системы Урана (возможно, с нерегулярных спутников). Это оседание происходит в основном на ведущем полушарии.

Подписаны все детали рельефа, которым присвоены имена по состоянию на 2013 год (9 кратеров и 1 каньон)

На Обероне есть и каньоны (лат. chasma, мн. ч. chasmata) — длинные впадины с крутыми склонами. Однако они тут гораздо менее распространены, чем на Титании. Стороны каньонов представляют собой обрывы, вероятно, связанные с разломами, которые могут быть и старыми и недавно образованными. Молодые разломы могут пересекать выбросы из кратеров; следовательно, эти кратеры старше разломов. Самый заметный каньон Оберона — каньон Моммур.

Рельеф Оберона создаётся двумя противодействующими процессами: образованием ударных кратеров и эндогенным восстановлением поверхности. Первый процесс действовал на протяжении всей истории спутника и это основной фактор формирования рельефа. Второй процесс начался не сразу. Эндогенные процессы на Обероне имеют в основном тектоническую природу. Они привели к образованию каньонов — гигантских трещин 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.

На дне крупнейших кратеров Оберона (таких, как Гамлет, Макбет и Отелло) видно тёмное вещество. Кроме того, тёмные пятна есть и вне кратеров (в основном на ведущем полушарии). Некоторые учёные предполагают, что эти пятна — следствие криовулканизма, когда сквозь образовавшиеся разрывы в ледяной коре на поверхность изливалась загрязнённая вода, которая при застывании образовала тёмную поверхность. Таким образом, это аналоги лунных морей (где вместо воды была лава). По другой версии тёмное вещество выбито из глубоких слоёв ударами метеоритов (это возможно, если Оберон в некоторой мере дифференцирован — имеет ледяную кору и недра из более тёмного материала).

Происхождение и эволюция

Как и все крупные спутники Урана, Оберон, вероятно, сформировался из аккреционного диска газа и пыли, который либо существовал вокруг Урана в течение какого-то времени после формирования планеты, либо появился при огромном столкновении, которое, скорее всего, и дало Урану очень большой наклон оси вращения. Точный состав туманности неизвестен, однако более высокая плотность спутников Урана по сравнению со спутниками Сатурна указывает на то, что она содержала меньше воды. Значительные количества углерода и азота могут находиться в виде оксида углерода (CO) и молекулярного азота (N2), а не метана и аммиака. Спутник, сформировавшийся из такой туманности, должен содержать меньше водяного льда (с клатратами CO и N2) и больше каменистых пород, что объясняло бы его высокую плотность.

Образование Оберона, вероятно, продолжалось в течение нескольких тысяч лет. Столкновения, сопровождавшие аккрецию, нагревали внешние слои спутника. Максимальная температура (около 230 K), вероятно, была достигнута на глубине около 60 километров. После завершения формирования внешний слой остыл, а внутренний стал нагреваться из-за распада радиоактивных элементов в недрах. Поверхностный слой за счёт охлаждения сжимался, в то время как нагревающийся внутренний расширялся. Это вызвало в коре Оберона сильное механическое напряжение, которое могло привести к образованию разломов. Возможно, именно так появилась существующая сейчас система каньонов. Этот процесс длился около 200 миллионов лет и, следовательно, прекратился несколько миллиардов лет назад.

Тепла от изначальной аккреции и продолжавшегося далее распада радиоактивных элементов могло хватить для плавления льда в недрах, если в нём есть какие-либо антифризы — аммиак или соль. Таяние могло привести к отделению льда от камня и формированию каменного ядра, окруженного ледяной мантией. На их границе мог появиться слой жидкой воды, содержащей аммиак. Эвтектическая температура их смеси — 176 К. Если температура океана опускалась ниже этого значения, то сейчас он замёрзший. Замерзание привело бы к его расширению, и это могло внести вклад в растрескивание коры (образование каньонов). Но данные о геологической истории Оберона на 2013 год очень скудны.

По материалам Wikipedia