27 известных на сегодняшний день спутников Урана соседствуют по меньшей мере с 10 узкими кольцами. Каждую из бесчисленных частиц, формирующих кольца, можно считать крошечным спутником на собственной орбите. Ближе всего к планете расположена система колец, некоторые небольшие спутники вращаются вокруг колец, орбиты самых больших лун расположены за ними, а несколько маленьких спутников движутся по гораздо более отдаленным орбитам. Орбиты самой удаленной группы спутников имеют большой эксцентриситет и сильно наклонены к экваториальной плоскости Урана. Другие спутники и кольца в основном находятся в одной плоскости с экватором.
Как были открыты спутники Урана?
Пять крупнейших спутников Урана находятся в радиусе от 240 до 800 км. Все они были обнаружены с помощью наземных телескопов, четыре из них открыты еще до ХХ века. Десять маленьких внутренних спутников были обнаружены Вояджером-2 в 1985-86 гг. Они имеют радиусы от 10 до 80 км и вращаются вокруг планеты на расстояниях между 49 800 и 86 000 км. Ближайший к Урану спутник, Корделия, вращается вокруг самых дальних колец, Лямбда и Эпсилон. 11-й крошечный внутренний спутник Пердита, сфотографированный Вояджером около орбиты Белинды, оставался незамеченным на снимках до 1999 года и не был известен до 2003 года. Еще два спутника - Купидон, около орбиты Белинды, и Маб, около Пака, были обнаружены с Земли в 2003 году. Все 18 из них являются регулярными, имеют орбиты с низким наклоном и низким эксцентриситетом по отношению к планете.
 рис. Самые крупные спутники Урана
Девять небольших внешних спутников примерно таких же размеров, что и находки Вояджера, были обнаружены с Земли в начале 1997 года. Это нерегулярные спутники с высокоэллиптическими орбитами, которые наклонены под большими углами к экватору планеты. Все, кроме одного, вращаются в обратном направлении. Их средние расстояния от планеты лежат в пределах от 4 миллионов до 21 миллионов километров. Нерегулярные спутники, вероятно, были захвачены в орбиты вокруг Урана после образования планеты. Регулярные спутники, скорее всего, сформировались на своих экваториальных орбитах одновременно с образованием планеты.
Главные спутники Урана
Четыре крупнейших спутника Урана - Титания, Оберон, Умбриэль и Ариэль, в порядке убывания их размеров, имеют плотность 1,4-1,7 грамма на кубический сантиметр. Этот диапазон лишь немного превышает плотность гипотетического объекта, который был бы получен путем охлаждения смеси солнечного состава при удалении всех газообразных компонентов. Объект, который бы получился в таком случае, состоял бы на 60 процентов из льда и на 40 процентов породы. В отличие от четырех упомянутых спутников, Миранда, пятая по величине, имеет плотность 1,2 грамма на кубический сантиметр (немного ниже величины солнечного состава), что указывает на более высокое содержание льда.
Водный лед обнаруживается в поверхностных спектрах пяти главных спутников. Поскольку их коэффициенты отражения ниже, чем коэффициенты отражения чистого льда, очевидно, что их поверхности состоят из разбавленного водяного льда. Состав добавочного компонента неизвестен, но анализ поверхностного спектра указывает на нейтральный серый цвет и, таким образом, исключает наличие железосодержащих минералов, которые придают красноватый оттенок. Один из возможных компонентов - углерод, возникающий в недрах самих спутников или заимствованный из колец Урана. Они могли бы выделять метан, который при бомбардировке заряженными частицами и под действием солнечного ультрафиолета разлагался бы до получения твердого углерода.
Особенности поверхности спутников Урана
Практически все, что известно об отличительных особенностях поверхностей главных спутников Урана – это данные от Вояджера-2, который находился рядом с ними в течение нескольких часов и сфотографировал только их освещенные Солнцем южные полушария. Оберон и, в частности, Умбриэль имеют плотные скопления крупных ударных кратеров, похожие на горные массивы Луны, обладая одними из самых старых ландшафтов в Солнечной системе. Напротив, Титания и Ариэль имеют гораздо меньше крупных кратеров (в диапазоне 50-100 км в диаметре), но имеют сопоставимые показатели в меньших диапазонах размеров. Считается, что большие кратеры возникли на заре Солнечной системы более четырех миллиардов лет назад, тогда как меньшие считаются последствием более поздних событий, в том числе, возможно, воздействий ударов объектов, отколовшихся от других спутников в системе Урана. Таким образом, поверхности Титании и Ариэля должны быть моложе поверхностей Оберона и Умбриэля.
 рис. Ариэль, спутник Урана
Вулканические отложения, наблюдаемые на крупнейших спутниках, как правило, плоские, с поверхностной структурой, характерной для потока жидкости. Некоторые из отложений яркие, а некоторые темные. Из-за очень низких температур, характерных для внешней Солнечной системы, извергающаяся жидкость, вероятно, представляла собой водно-аммиачную смесь с температурой плавления значительно ниже температуры плавления чистого водяного льда. Различия яркости могут указывать на различия в составе извергающейся жидкости или в истории формирования поверхности.
Удивительный ландшафт Миранды
Скалистые каньоны, видимые на основных спутниках, наглядно показывают расширение и разрушение их поверхностей. Каньоны Миранды - самые впечатляющие, некоторые из них достигают 80 км в ширину и 15 км в глубину. Разрыв верхней оболочки спутников был вызван увеличением их объема, достигавшим 1-2 процентов, за исключением Миранды, расширение которой достигало 6 процентов. Расширение Миранды можно было бы объяснить, если бы вся вода, составляющая его внутреннюю часть, была когда-то жидкой, а затем замерзла после образования коры. Замерзая под низким давлением, вода расширялась и тем самым растягивала и разрушала поверхность. Наличие жидкой воды на поверхности на любом этапе истории спутников кажется маловероятным.
Миранда имеет вид смешанного объекта, образованного из отдельных частей, которые не сливаются полностью. Большая часть ее поверхности сильно испещрена кратерами, но имеются три весьма ровные области, которые астрономы назвали коронами. Они имеют вид квадрата, со сторонами примерно равными радиусу Миранды, и окружены параллельными полосами, которые изогнуты по краям. Границы, где короны встречаются с кратерной местностью, достаточно отчетливые. Короны не похожи ни на какие другие поверхностные образования, обнаруженные в других местах Солнечной системы, и природа из возникновения до сих пор остается загадкой.
 рис. Поверхность Миранды
|
