Самый массивный спутник урана — титания – все о космосе

Титания – спутник Урана

Самый массивный спутник урана — титания – все о космосе

Macca:
3,527*1021кг
Расстояние до планеты:
435910 км.

Диаметр:
1576,8км (45% Лунного)
Период обращения:
8,71 дня

Плотность:
1,711 г/см3
Ускорение св. падения:
0,38 м/с2

Ночь 11 января 1787 стала для англичанина Уильяма Гершеля вдвойне счастливой: астроном открыл сразу два спутника Урана.

Меньший из них получил в 1852 году название Оберон, по имени повелителя фей и эльфов из шекспировской пьесы «Сон в летнюю ночь». Большую из обнаруженных лун сын Гершеля Джон предложил назвать в честь королевы фей – Титания. Спутник оказался самым большим и массивным среди лун Урана, заняв также восьмую строчку в списке самых крупногабаритных спутников Солнечной системы.

Луна долгого лета

Титания плывет в космосе почти по круговой орбите на расстоянии 436 тысяч км от своей планеты. За 8,7 дня она успевает проделать путь вокруг планеты Уран и обернуться вокруг себя. Благодаря этому луна всегда обращена к планете одним и тем же полушарием, отчего считается синхронным спутником.

Как и другие крупные луны, Титания, спутник Урана, обладает причудливой сменой сезонов. Лето здесь длится долгих 42 года, затем наступает такая же затяжная зима. Причем все лето наблюдается солнцестояние, и Солнце на освещенном полюсе едва не достигает зенита. Зима же сопровождает непроглядной тьмой.

Эти особенности связаны с тем, что Уран катится по своей орбите подобно шару, «на боку», а орбита и экватор Титании лежат в плоскости экватора планеты.

Лед и камень

Относительно строения и состава Титании существуют лишь гипотезы. Высокая плотность (1,71 г/см3) и данные инфракрасной спектроскопии позволяют предположить, что тело наполовину состоит из водного льда, на треть – из камня, оставшуюся массу образует метан. Однако смятение в рядах ученых вызвал обнаруженный углекислый газ.

Образовался ли он из карбонатов или органических соединений, либо высвободился из поверхностного льда, – ни одна версия не имеет прямых подтверждений. Модель спутника с каменным ядром диаметром 1040 км и ледяной мантией – тоже гипотеза.

Согласно ей, между ними может находиться жидкий океан, если во льду большое количество аммиака или иной «незамерзайки».

Кратеры большие и маленькие

«Лицо» Титании определяют внутренние геологические процессы и воздействие внешних тел (астероидов, космического мусора, ионов плазмы). Считается, что изначально поверхность была испещрена ударными кратерами, но затем они исчезли в результате выбросов из соседних кратеров или извержения жидкости.

Поэтому несмотря на солидный возраст луны (около 4,6 миллиарда лет), мы видим на ней мелкие «молодые» ударные кратеры. При этом Титания, спутник Урана, поражает огромными вулканическими кратерами. Наибольший – Гертруда – имеет 326 км в поперечнике. К западу от нее на снимках виден «безымянный бассейн» – область со странным рельефом.

Возможно, это древний разрушенный кратер еще большего размера, до 330 км в диаметре.

«Достопримечательности» Титании

Помимо громадных кратеров, заметными элементами ландшафта являются каньоны и уступы. Каньон Мессина являет собой грабен: «провалившийся» участок между параллельными разломами.

Его длина около 1500 км, он прорезал оболочку Титании от экватора до южного полюса. Вероятно, разломы и уступы – результат относительно недавних тектонических процессов. Почва вокруг каньонов покрыта пористым материалом.

Предполагают, что это может быть конденсировавшийся иней.

Догадки и предположения

Большая часть данных о Титании получена от «Вояджер-2», пролетевшего рядом в 1986 году. Информации хватило лишь на то, чтобы строить пока недоказуемые гипотезы. Одна из них – гипотеза о наличии атмосферы из углекислоты. Причем она сезонно «мигрирует» с летнего полушария туда, где холоднее.

Другая гипотеза касается эволюции Титании, спутника Урана. Согласно ей, на заре существования поверхность луны была разогретой из-за постоянных столкновений с другими телами. Затем она остыла, но нагреваться начали недра – ввиду распада радиоактивных элементов.

Сжимание остывшей поверхности и расширение нагретых недр спровоцировало разломы, которые сфотографировал «Вояджер-2».
Также высказываются догадки относительно цвета спутника. Красноватое покрытие, вероятно, следствие осевшей пыли с других лун.

Ведомое же полушарие заметно темнее ведущего – на него оседает меньше пыли. Хотя его цвет может быть связан с бомбардировками частиц плазмы, поскольку Титания целиком находится в магнитосфере Урана.

К сожалению, посетивший в прошлом веке систему Урана космический аппарат на сегодня единственный источник значимой информации о Титании. Возможно, к луне отправится миссия Uranus orbiter and probe, но это дело нескорого будущего.

Титания в астрономии

Самый массивный спутник урана — титания – все о космосе

Титания

Титания — крупнейший спутник Урана и восьмой по размеру спутник в Солнечной системе, имеющий диаметр 1578 км. Её открыл Уильям Гершель 11 января 1787 года (через шесть лет после открытия им Урана). Спутник назван в честь королевы фей в произведении Уильяма Шекспира «Сон в летнюю ночь». Его орбита полностью находится внутри магнитосферы Урана.

Титания состоит примерно из равного количества камня и льда и, вероятно, дифференцирована на каменное ядро и ледяную мантию. На их границе, возможно, есть слой жидкой воды.

Поверхность Титании — относительно темная с красноватым оттенком — по-видимому была сформирована за счет столкновений с астероидами и кометами и эндогенных процессов. Она покрыта многочисленными кратерами, которые достигают 326 километров в диаметре.

На Титании, вероятно, прошло раннее эндогенное восстановление поверхности, которое стерло её старую, сильно испещрённую кратерами, поверхность.

Поверхность Титании прорезана системой огромных каньонов и обрывов, образовавшихся при растяжении коры в результате расширения недр на раннем этапе его истории. Как и все основные спутники Урана, Титания, вероятно, образовалась из аккреционного диска, окружавшего планету сразу после её формирования.

Её орбита почти круговая и слабо наклонена к экватору Урана. Орбитальный период составляет примерно 8,7 дней и совпадает с периодом вращения. Другими словами, Титания — синхронный спутник (всегда повёрнутый к Урану одной и той же стороной).

Состав и внутреннее строение

Титания — самый большой и массивный спутник Урана и восьмой по массе спутник в Солнечной системе. Её плотность — 1,71 г/см3[20] — намного выше типичной плотности спутников Урана, из чего можно сделать вывод, что спутник на 50 % состоит из водяного льда, на 30 % из камня и на 20 % из метана.

С помощью инфракрасной спектроскопии, сделанной в 2001—2005 годах, было подтверждено наличие водяного льда на поверхности спутника. Его полосы поглощения сильнее выражены на ведущем полушарии (направленном в сторону движения по орбите), чем на ведомом.

Возможно, Титания дифференцирована на каменное ядро и ледяную мантию. Если это так, то с учётом состава этого спутника можно высчитать, что масса ядра составляет 58 % массы Титании, а его радиус — 66 % от радиуса спутника (около 520 км). Давление в центре Титании — около 0,58 ГПа (5,8 кбар).

Состояние ледяной мантии остаётся неясным. Если лёд содержит достаточное количество аммиака или другого антифриза, то на границе ядра и мантии может быть жидкий океан. Если он действительно существует, его толщина может достигать 50 километров, а его температура составляет около -83°C.

Однако модели внутренней структуры Титании сильно зависят от термальной истории спутника, которая плохо известна.

Поверхность Титании

Среди крупных спутников Урана Титания по яркости находится посередине между тёмными Обероном и Умбриэлем и светлыми Ариэлем и Мирандой. У Титании относительно низкое альбедо Бонда — около 17 %. Она имеет красный оттенок, но менее сильный, чем у Оберона.

Однако свежие следы ударов на поверхности более синие, а гладкие равнины, расположенные на ведущем полушарии вблизи кратера Урсула и вдоль некоторых грабенов, немного краснее. Ведущее полушарие в целом краснее ведомого примерно на 8 %.

Это различие может быть связано с гладкими равнинами и быть случайным. Вообще говоря, покраснение поверхности может быть следствием космической эрозии, вызванной бомбардировкой заряженными частицами и микрометеоритами на протяжении миллиардов лет.

Но в случае Титании покраснение ведущего полушария, скорее всего, связано с оседанием на нём пыли, которая берётся, возможно, с внешних спутников Урана.

На Титании три основных типа деталей рельефа: кратеры, каньоны и уступы. Она слабее испещрена кратерами, чем Оберон или Умбриэль, что говорит об относительной молодости её поверхности.

Диаметр кратеров варьирует от нескольких километров до 326 км у крупнейшего из известных кратеров и самого большого на спутниках Урана — Гертруды. Все большие кратеры на Титании имеют плоское дно и центральную горку.

Единственное исключение — кратер Урсула, у которого в центре яма.

Изученная часть поверхности спутника изрезана системой разломов и обрывов, являющихся результатом относительно недавней геологической активности. На ней много каньонов, представляющих собой грабены — опущенные участки поверхности между двумя параллельными разломами коры. Некоторые каньоны окружены светлыми лучевыми системами.

По данным поляриметрических измерений, поверхность вокруг каньонов покрыта слоем пористого вещества. По одной из гипотез, это водный иней, конденсировавшийся на поверхности после излияний жидкости из трещин. Обрывы, не связанные с каньонами, называют уступами, как, например, уступ Руссильон, находящийся возле кратера Урсула.

Из-за специфической геометрии системы Урана полюса получают больше солнечной энергии, чем экватор. Так как летучесть CO2 растёт с температурой, он может скапливаться в тропическом поясе Титании, где он сможет стабильно существовать в виде льда на участках с высоким альбедо и в затенённых областях.

Когда в одном полушарии лето, температура на полюсе достигает -184°C, диоксид углерода сублимируется и мигрирует на ночную сторону. Накопленный углекислый лёд может быть высвобожден частицами магнитосферной плазмы, которые распыляют его с поверхности.

Считается, что Титания со времён своего формирования, произошедшего примерно 4,6 миллиардов лет назад, потеряла существенное количество углекислого газа.

Уран: планета цвета морской волны

Самый массивный спутник урана — титания – все о космосе

Уран — третья по величине планета Солнечной системы. В древности люди не знали о его существовании, а открыт он был при помощи телескопа английским астрономом У. Гершелем только в 1781 году.

У Урана есть атмосфера из водорода и гелия и 27 спутников. В отличие от газовых гигантов Юпитера и Сатурна, Уран называют «ледяным гигантом», так как температура его атмосферы — минус 224 градуса.

По своей орбите вокруг Солнца Уран движется совсем не так, как другие планеты, а «лежа на боку». Поэтому астрономы могут попеременно видеть то северный, то его южный полюс.

Уран — самая холодная планета Солнечной системы, но ученые считают, что под покровом его атмосферы скрываются кипящие океаны, которые состоят из смеси воды и различных газов. У этой планеты нет твердого внутреннего ядра.

Открытие Урана

До 1781 г. никто не подозревал о существовании Урана — седьмой планеты Солнечной системы. Уран настолько удален от Солнца, что невооруженным глазом его почти невозможно заметить.

Британский астроном Уильям Гершель длительное время вел наблюдение за звездами на определенном участке неба, когда в один из дней внезапно обнаружил, что крохотная туманная звездочка изменила положение относительно других звезд.

Гершель счел ее кометой, но уже вскоре убедился, что перед ним — новая планета, первая, обнаруженная астрономами со времен античности.

И эта планета оказалась вовсе не крошкой, а четвертой по массе в системе Солнца. Гершель дал ей имя Уран — в честь греческого бога неба, отца Сатурна.

Планета «на боку»

В отличие от газовых гигантов — Сатурна и Юпитера, состоящих в основном из водорода и гелия, в недрах Урана, отстоящего от Солнца на 20 а. е., отсутствует водород, но зато много различных модификаций водяного льда. Поэтому Уран относят к особому типу планет — ледяных гигантов.

Тем не менее основу атмосферы Урана составляют водород и гелий. Это настоящее царство холода — планету окутывают облака изо льда, твердого аммиака и водорода, а средняя температура атмосферы не превышает -224 °С. Поверхность Урана состоит в основном изо льдов и скал.

Год Урана длится 84 земных года, а по своей орбите он движется совершенно необычно — лежа «на боку». Наклон оси планеты составляет 98°, и во время движения она поворачивается к Солнцу то Северным, то Южным полюсом.

В 1986 г. американский космический аппарат «Вояджер-2» передал на Землю снимки Урана с близкого расстояния, и эта «картинка» вызвала у сотрудников центра управления полетом аппарата вздох разочарования — планета имела ровный голубой цвет без каких-либо заметных деталей на поверхности.

Этот цвет придает атмосфере Урана газ метан, и лишь последующие наблюдения позволили различить признаки сезонных изменений погоды на планете. Заодно выяснилось, что облака на Уране расположены не в верхних слоях, а в глубине атмосферы.

Анатомия «дедушки»

При диаметре более 50 тыс. км Уран тяжелее Земли всего в 14,5 раза. Среди планет-гигантов он имеет наименьшую массу, а плотность его немногим больше плотности обычной воды.

Специалисты считают, что планета состоит в основном из различных льдов — водного, аммиачного и метанового, и лишь четверть ее массы приходится на горные породы, составляющие ядро Урана.

Ледяная оболочка, покрывающая ядро, играет ту же роль, что и мантия на Земле.

Но на самом деле она как бы и не является ледяной, так как состоит из горячей и плотной жидкости — смеси воды, аммиака и метана, имеющей температуру около четырех тысяч градусов, которую давление в 5-7 млн атмосфер заставляет сохранять структуру льда. Этот «горячий лед» иногда называют «океаном водного аммиака».

Зато атмосфера у Урана поистине «царственная» — она занимает около трети диаметра планеты. В отличие от других планет-гигантов, которые излучают гораздо больше тепла, чем получают от Солнца, Уран почти ничего не отдает «наружу», что и делает его самой холодной планетой Солнечной системы.

Магнитное поле Урана имеет очень своеобразную форму — магнитный полюс отстоит от географического на целых 60°. Для сравнения: если бы так было на Земле, то стрелка компаса указывала бы не на Арктику, а на побережье Флориды.

Уран: вспоминая Шекспира

Сегодня нам известны 27 спутников, образующих «семейство» Урана.

Первые два из них были обнаружены Уильямом Гершелем в 1787 г., а названия им дал сын великого астронома в честь персонажей комедии Уильяма Шекспира «Сон в летнюю ночь» — царя фей и эльфов Оберона и его супруги царицы Титании.

На протяжении полувека телескоп Гершеля оставался единственным инструментом, в который можно было различить спутники Урана. Лишь в середине 19 в. астроном У. Лассел обнаружил еще два спутника, также получившие «литературные» имена Ариэль и Умбриэль.

Только спустя столетие последовали новые открытия.

В 1948 г. Дж. Койпер обнаружил наименьший из пяти больших спутников планеты — Миранду, а в 1986 г. космический зонд «Вояджер-2» открыл сразу 10 внутренних спутников. Еще несколько небольших тел на «околоурановых» орбитах были обнаружены с помощью космического телескопа «Хаббл».

Большинство спутников Урана носят имена героев 13 драм, комедий и трагедий великого английского драматурга.

Спутники Урана

Между границей внешнего кольца Урана и орбитой Миранды огромный зазор — более 80 тыс. км. В этом пространстве обращаются мелкие спутники, носящие имена Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Белинда и Пэк.

Большинство из них — темные, почти черные глыбы льда и скальных обломков.

Некоторые из этих спутников попарно расположены вблизи колец планеты — один с внутренней, а другой с внешней стороны кольца.

Они играют важную роль в поддержании целостности и структуры колец. Как только какая-нибудь частица покинет кольцо и направится к Урану, спутник, скорость которого значительно больше, настигает ее, сближается и тормозит своим тяготением.

Скорость частицы падает, и она переходит на более удаленную орбиту — возвращается в кольцо. Частицы, вылетающие «вовне», подобным же образом останавливает и возвращает внешний спутник.

Этот природный механизм саморегулирования колец напоминает работу шотландских овчарок, помогающих пастухам управлять стадом. Поэтому парные спутники и окрестили «пастушьими».

«Большая пятерка»

Спутники Урана не так массивны, как члены «семейств» Сатурна или Юпитера. Крупнейший из них, Титания, имеет диаметр 1 560 км — меньше половины радиуса земной Луны.

«Луны» Урана похожи одна на другую — это, в основном, темные скопления льда и горных пород, содержащие также аммиак и углекислый газ.

Их поверхность изрыта кратерами и следами тектонических событий — сдвигов и разломов коры, древних вулканических извержений.

Самый светлый из спутников Урана — Ариэль, он отражает до 40 % солнечного света, а самый темный — Умбриэль. При этом Ариэль, очевидно, самый молодой из всех крупных спутников, а Умбриэль — самый старый.

Самый своеобразный вид среди «большой пятерки» имеет Миранда, открытая Дж. Койпером.

Этот спутник диаметром 470 км вращается ближе других к Урану, а его поверхность испещрена следами бурного прошлого — разломами, бороздами, обрывами, ущельями и хребтами.

Вблизи Южного полюса этой планетки, имеющей неправильную форму, расположен отвесный обрыв высотой в 15 км. Специалисты считают, что в прошлом Миранда, столкнувшись с другим небесным телом, распалась на части, а затем вновь «собралась», но уже не в том порядке, как раньше.

Ариэль, второй по удаленности от планеты крупный спутник — это мир глубоких ущелий. Причина образования желобов, делающих «лицо» Ариэля похожим на печеное яблоко, пока не выяснена, тем более, что эти желоба во многих местах наполовину заполнены веществом неизвестного происхождения.

Древняя поверхность Умбриэля, следующего по счету спутника, покрыта бесчисленными крупными и мелкими кратерами.

Этот спутник отражает в два раза меньше света по сравнению с другими спутниками Урана, но причину этого специалисты не знают, неизвестно также и происхождение яркого светлого кольца на «макушке» Умбриэля.

Ведь из всех космических аппаратов, предназначенных для исследования дальних окрестностей Солнечной системы, вблизи Урана побывал только «Вояджер-2», которому удалось не только сфотографировать Умбриэль, но и определить его химический состав.

Титания — самый крупный спутник из «большой пятерки», представляет собой «грязный» ледяной шар с поверхностью, обезображенной кратерами, ущельями и разломами. Как и другие спутники Урана, Титания неоднократно «переформировывалась» в прошлом, меняя облик и рельеф.

Об Обероне, хоть он был открыт одним из первых, до полета «Вояджера-2» практически ничего не было известно. Он также усеян кратерами, но, в отличие от других больших спутников, на нем есть гора, высота которой достигает 6 км.

Кольца числом тринадцать

Еще Уильям Гершель утверждал, что ему удалось наблюдать кольца у Урана, но подтвердить свое наблюдение ученому не удалось.

Открыты они были лишь в 1977 г., но не с помощью космических аппаратов, а при прохождении диска Урана перед звездой второй величины.

Исследователи рассчитывали получить данные об атмосфере планеты, а открыли первые девять колец. Самое яркое из них имеет ширину 96 км и толщину всего в несколько метров.

Считается, что кольца Урана очень молоды и сформировались не вместе с планетой, а гораздо позже. Вероятно, это остатки одного из спутников, который разрушен столкновением или приливными силами планеты.

Титания (спутник)

Самый массивный спутник урана — титания – все о космосе

Тита́ния — крупнейший спутник Урана и восьмой по массивности спутник в Солнечной системе. Титания была открыта Уильямом Гершелем 11 января 1787 (через шесть лет после открытия им Урана). Орбита спутника полностью находится внутри магнитосферы Урана.

Название Наименование одного из спутников Урана — Титании — было предложено сыном У. Гершеля Джоном Гершелем в 1852 г. вместе с наименованиями других, известных на тот момент, четырёх спутников Урана.

Идея дать наименования спутникам Урана возникла после открытия Ариэля и Умбриэля Уильямом Ласселлом, который и обратился с этим вопросом к Джону Гершелю. Все спутники Урана носят имена героев произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа.

Титания названа в честь царицы фей из пьесы «Сон в летнюю ночь». Спутник также известен под обозначением «Uranus III». 

Титанию не следует путать со спутником Сатурна Титаном и одноимённым астероидом (593) Титания.

Орбита Спутник Титания расположен на орбите Урана на расстоянии около 436 000 км., и является вторым по отдаленности среди пяти основных спутников Урана. Орбита Титании имеет небольшой наклон относительно экватора Урана. Орбитальный период составляет примерно 8,7 дней и совпадает с периодом вращения.

Другими словами, Титания — синхронный спутник Урана, всегда повернутый к нему одной и той же стороной. Орбита Титании полностью находится внутри магнитосферы Урана и потому полушарие, находящееся в стороне, обратной движению спутника по орбите, деформируется магнитосферной плазмой, которая также вращается вокруг планеты.

Данная бомбардировка приводит к затемнению данного полушария, что наблюдается практически у всех спутников Урана за исключением разве что Оберона. 

Так как Уран вращается вокруг Солнца на боку, а орбиты его спутников находятся в экваториальной плоскости планеты, то все спутники, включая и Титанию, подвержены смене сезонов.

Северный и южный полюса Титании 42 года находятся в полной темноте и 42 года — в непрерывном солнечном свете, причем на каждом из полюсов солнце восходит близко к зениту при каждом солнцестоянии.

Пролет «Вояджера-2» над Титанией в 1986 году совпал с летним солнцестоянием над южным полюсом, тогда как северный полюс был практически в полной темноте.

Взаимные затемнения, связанные с Титанией можно наблюдать раз в 42 года при равноденствии Урана, когда он входит в экваториальную плоскость Земли. В 2007-2008 годах с Земли наблюдалось несколько зетемнений Титании, в том числе два затемнения Умбриэлем 15 августа и 8 декабря 2007 года.

Состав и внутреннее строение  Изображение Титании, полученное с помощью космической станции Вояджер-2, на котором видны огромные трещины.Титания — самый большой и массивный спутник Урана и занимает 8 место по массе в Солнечной системе.

Его плотность 1,71 г/см3, которая намного выше типичной плотности спутников Урана, из чего можно сделать вывод, что спутник состоит предположительно, на 50 % из водного льда, на 30 % из горных пород и на 20 % из соединений метана. С помощью инфракрасной спектроскопии, сделанной в 2001-2005 годах было подтверждено наличие водного льда на поверхности спутника.

Абсорбции водного льда сильнее выражены на ведущем полушарии (направленном в сторону движения спутника по орбите), чем на обратном полушарии. На Обероне, наоборот, полушарие, направленное в противоположную движению спутника по орбите сторону, содержит большее количество водного льда.

Причины данной асимметрии неизвестны и предполагается, что они связаны с бомбардировкой поверхности ионами из магнитосферы Урана, которая более сильно воздействует именно на полушарие спутника, направленное в противоположную от его движения по орбите сторону.

Ионы могут распылять водный лед, разлагая метан, находящийся внутри льда в качестве газового гидрата (клатрата), и заменяя его другими органическими веществами, оставляя за собой участки, богатые углеродом.

 Помимо воды, другое вещество, идентифицированное при помощи инфракрасной спектроскопии — это углекислый газ, который расположен, главным образом, на полушарии Титании, направленном в сторону, противоположную его движению по орбите. Происхождение углекислого газа для научного мира остается абсолютно не ясным.

Он мог быть произведен непосредственно на Титании из карбонатов или органических веществ под влиянием солнечного ультрафиолетового излучения или ионов, прибывающих из магнитосферы Урана.

Последнее объясняло бы асимметрию в распределении углекислого газа по поверхности спутника, потому что полушарие, направленное противоположно движению орбиты, подвергается более сильному магнитосферному воздействию, чем другое полушарие. Другим возможным источником может являться дегазация исконного CO2, находящегося внутри водного льда на поверхности Титании.

В таком случае, высвобождение CO2 могло бы быть связано с прошлой геологической активностью Титании. Титания может быть преобразована в каменное ядро, окруженное ледяной мантией. Если это утверждение верно, то изучив состав спутника Урана, можно высчитать, что радиус ядра (520 км.) составляет приблизительно 66% от его общего радиуса, а его масса ядра приблизительно равна 58% от массы Титании. Давление в центре Титании составляет примерно 0,58 ГПа (5,8 кбар). Текущее состояние ледяной мантии остается неясным. Если лёд содержит достаточное количество аммиака или любого другого антифриза, то у Титании может иметься слой жидкого океана на ганице мантии с ядром. Толщина данного океана, если он существует, может доходить до 50 километров, а его температура составит около 190 К. Однако, существующая внутренняя структура Титании во многом зависит от термальной истории спутника. 

4 Поверхность 

 Среди всех крупных спутников Урана, Титания по яркости находится посередине между темными Обероном и Умбриэлем и светлыми Ариэлем и Мирандой. Поверхность Титании обладает высокой отражательной способностью: отражение уменьшается на 35 % при угле сдвига фаз в 0° (геометрическое альбедо) и на 25 % под углом приблизительно в 1°. У Титании относительно низкое альбедо Бонда, которое приблизительно равно 17 %. Поверхность у Титании относительно темная с красным оттенком (менее красная, чем поверхность Оберона), и, кажется, была сформирована благодаря внутренним воздействиям и эндогенным процессам. Однако, свежие следы ударов на поверхности более синие, а гладкие равнины, расположенные на полушарии, повернутом в сторону вращения спутника по орбите, вблизи от кратера Урсула и вдоль некоторых грабенов — немного краснее. Может существовать асимметрия между полушарием, направленным в сторону движения орбиты и полушарием, направленным против движения — первое кажется краснее последнего на 8 %. Однако, эти различия в красном оттенке полушарий могут быть связаны с гладкими равнинами и быть случайными. Покраснение поверхности, вероятно является следствием космической эррозии, вызванной бомбардировкой заряженными частицами и микрометеоритами возрастом с солнечную систему. Однако, более вероятное предположение ассиметричного цвета Титании, скорее всего, связано с увеличением красноватого вещества, поступающего из внешней части системы Урана, вероятно от нерегулярных спутников, которое расположилось бы преимущественно на полушарии, повернутом в сторону движения орбиты. Научное сообщество выявило три вида геологических структур Титании: кратеры, рифты (каньоны) и рупесы (обрывы). Поверхность Титании слабее испещрена кратерами, чем поверхности Оберона или Умбриэля, что говорит о её молодости по сравнению ними. Диаметр кратеров колеблется от нескольких километров на низменностях и до 326 километров для крупнейшего из известных кратеров и самого крупного среди спутников Урана — Гертруды. Некоторые кратеры (например, Урсула или Джессика) окружены заметным, выброшенным (по лучевой системе), веществом, состоящим из водного льда. У всех больших кратеров на Титании имеется плоское дно и остроконечные пики в центре. Единственное исключение — кратер Урсула, у которого в центре расположена яма. К западу от кратера Гертруда расположена область с нерегулярной топографией, именуемая «неназванным бассейном», которая может являться другим сильно деградирующим бассейном с диаметром около 330 км. Наиболее многочисленны мелкие ударные кратеры, образовавшиеся в более поздние геологические эпохи. Это говорит о том, что Титания когда-то обладала высокой геологической активностью и, вероятно, подверглась раннему эндогенному воздействию, стёршему большую часть древних кратеров. Изученная часть поверхности спутника изрезана системой разломов и обрывов, являющихся результатом изменений в более поздние периоды. В некоторых местах два параллельных обрыва обозначают угловое склонение коры спутника, формируя грабены, которые иногда называют каньонами. Самым большим каньоном Титании является Мессинский каньон (Messina Chasma), достигающая почти в 1500 км в длину, тянущаяся с экватора практически до южного полюса. Этот каньон гораздо больше земного «Большого каньона» и сравним с «Долиной Маринер» на Марсе. Некоторые каньоны окружены светлыми лучевыми системами. По данным поляриметрических измерений, поверхность вокруг каньонов покрыта слоем пористого вещества. По одной из гипотез, это водный иней, конденсировавшийся на поверхности после излияний жидкости из трещин. Обрывы, не связанные с каньонами, называют рупесами, как, например, Руссильона Рупес, находящийся возле кратера Урсула. В январе 1986 Титания была исследована космическим аппаратом «Вояджер-2» который пролетал в 365,200 км от нее. Удалось изучить только южную, освещённую на тот момент Солнцем, часть спутника (северная часть была погружена в полярную ночь длительностью 42 года). С помощью нескольких снимков «Вояджера-2» удалось получить изображения около 40 % поверхности спутника. Области вдоль некоторых обрывов и возле Урсулы кажутся гладкими со снимков с разрешением камеры «Вояджера-2». Эти области в геологической истории Титании вероятно появились гораздо позже формирования большинства кратеров. Реструктуризация ландшафта могла быть либо эндогенного характера, связанного с извержением жидкости изнутри спутника (криовулканизм), либо могла быть обусловлена гашением под воздействием выброса из близлежащих кратеров. Грабены на Титании 20-50 км в ширину, занимают области в 2-5 км и, вероятно, являются самыми молодыми геологическими образованиями — они урезают кратеры и уравновешивают гладкие равнины. Геология Титании находится под влиянием двух конкурирующих процессов: формированием ударных кратеров и эндогенным восстановлением поверхности. Первый процесс действовал на всей поверхности спутника в течение его истории. Последний процесс также приобретает глобальный характер, но активизировался он уже после формирования Титании. Данные процессы стёрли изначальный в основном кратерный ландшафт, чем объясняется редкость ударных кратеров на поверхности спутника, которую можно наблюдать сегодня. Доолнительные этапы изменения поверхности, возможно произошли позже и привели к формированию гладких равнин. Гладкие равнины могли так же образоваться вследствие выброса поверхностного слоя из близлежащих кратеров. Последние эндогенные процессы, большей частью изменившие архитектуру естественного развития, стали причиной образования каньонов, которые фактически являются гигантскими трещинами в ледяной корке. Растрескивание коры было вызвано глобальным расширением Титании примерно на 0,7 %.

Атмосфера 

Инфракрасная спектроскопия, проводимая с 2001 до 2005, показала наличие водного льда, а так же углекислого газа на поверхности Титании, из-за чего возникло предположение, что спутник может обладать незначительной сезонной атмосферой, состоящей из углекислого газа с атмосферным давлением около одной 10-триллионной бара, такой же как у спутника Юпитера Каллисто>. Другие газы, такие как, например, азот или метан вряд ли смогут присутствовать ввиду того, что слабая гравитация Титании не может предотвратить их утечку в космическое пространство. При максимальной температуре в 89 К, достижимой во время летнего солнцестояния Титании, давление насыщенных паров двуокиси углерода составляет около 3 нбар. 8 сентября 2001 произошло покрытие Титанией яркой звезды (HIP106829) с видимой величиной 7,2; это событие позволило уточнить диаметр и выявить сохранившуюся атмосферу у спутника. Измерения, проводимые во время затемнения Титании звездой, обозначили верхний предел атмосферного давления при любой возможной атмосфере в 10–20 нанобар, и, если атмосфера существует, то ее слой гораздо тоньше слоя атмосферы Тритона или Плутона. Верхний предел атмосферного давления выше максимально возможного поверхностного давления углекислого газа, а это означает, что место измерения существенно не влияет на параметры атмосферы. 

При специфической геометрии системы Урана полюса получают больше солнечной энергии, чем экватор. Так как давление CO2 зависимо от температуры, то это может привести к скоплению углекислого газа в тропическом поясе Титании, где он сможет существовать на участках с высоким альбедо и затененных областях в форме льда. Летом, когда температура на одном полюсе достигает 85-90 К, двуокись углерода сублимируется и мигрирует к противоположному полюсу и на экваториальные регионы, давая начало геохимическому циклу углерода. Накопленный во льду углекислый газ может быть высвобожден магнитосферными частицами, которые распыляют его с поверхности. Ученые считают, что Титания с начала своего формирования, произошедшего примерно 4,6 миллиардов лет назад, потеряла существенное количество углекислого газа.

Adblock
detector