Oberon (måne)

Oppdagelse og navngivning

Oberon ble oppdaget av William Herschel 11. januar 1787, på samme dag som han oppdaget Uranus' største måne, Titania. Han meldte senere fra om oppdagelsen av ytterligere fire måner, men dette ble senere funnet å være falske oppdagelser. I nærmere femti år etter oppdagelsen, ble ikke Titania og Oberon observert med andre instrumenter enn William Herschels, til tross for at månen kan ses fra jorden med dagens amatørteleskoper.
Alle av Uranus' måner er oppkalt etter skikkelser oppfunnet av William Shakespeare eller Alexander Pope. Navnet Oberon stammer fra Oberon, kongen blant feer i En midtsommernattsdrøm. Navnene på de fire Uranus-månene som var oppdaget på det tidspunktet, ble foreslått av Herschels sønn, John, i 1852 på forespørsel fra William Lassell. Lassell hadde oppdaget de andre to månene, Ariel og Umbriel året før.
Oberon ble i begynnelsen henvist til som «Uranus' andre måne», og i 1848 fikk den betegnelsen Uranus II av William Lassell, selv om han enkelte ganger bruker William Herschels nummerering – hvor Titania og Oberon er II og IV). I 1851 nummererte Lassell de fire kjente månene med romertall etter rekkefølge fra planeten, og siden har Oberon blitt betegnet som Uranus IV.

Bane

Oberon går i bane rundt Uranus med en avstand på ca. 584 000 km, og er med det den fjerneste av de fem store månene. Banen har en liten eksentrisitet og inklinasjon i forhold til Uranus' ekvator, og omløpstiden er ca. 13,5 dager – sammenfallende med rotasjonsperioden. Med andre ord, er Oberon en synkron satellitt, tidevannslåst, med den ene siden alltid vendt mot planeten. Det meste av Oberons bane befinner seg utenfor Uranus' magnetosfære. Som et resultat blir overflaten direkte truffet av solvinden. Dette er viktig, fordi den bakre halvkulen til måner som går innenfor en magnetosfære treffes av magnetosfærisk plasma, som roterer med planeten. Denne formen for bombardement kan føre til at bakre halvkuler formørkes, noes som faktisk er observert ved alle Uranus' måner, med unntak av Oberon (se under).
Siden Uranus går i bane rundt solen liggende nesten på siden, og månene går i bane rundt ekvatorplanet, er månene (inkludert Oberon) gjenstand for ekstreme sesongvariasjoner. Både nordlige og sørlige poler tilbringer 42 år i komplett mørkre, og deretter 42 år i kontinuerlig sollys, der solen står nær senit over en av polene ved hver solverv. Under forbiflyvningen med Voyager 2 i 1986 ble den sørlige halvkulen studert ved sommersolverv, mens nesten hele den nordlige halvkulen lå mørklagt. Hvert 42. år, når Uranus har et jevndøgn og ekvatorplanet skjærer jorden, kan det oppstå gjensidige okkultasjoner av Uranus' måner. En slik hendelse, som varte i rundt seks minutter, ble observert 4. mai 2007, da Oberon okkulterte Umbriel.

Sammensetning og indre struktur

Oberon er den nest største og mest massive av Uranus' måner etter Titania, og den niende mest massive i solsystemet. Tettheten til Oberon ligger på 1,63 g/cm³, noe som er høyere enn hva som er typisk for Saturns måner, og dette indikerer at den består av omtrent like deler med vannholdig is og tette ikke-is-komponenter. Sistnevnte kan være bergarter og karbonholdige materialer, inkludert tunge organiske forbindelser. Tilstedeværelsen av vannholdig is støttes av spektroskopiske observasjoner, som har avdekket krystallinsk vannholdig is på månens overflate. Absorpsjonsbandene til vannholdig is er sterkere på Oberons bakre halvkule enn på den førende. Dette er motsatt av hva som er observert på Uranus' øvrige måner, hvor den førende halvkulen har tydeligere trekk av vannholdig is. Hva denne asymmetrien kommer av er ikke kjent, men det kan være relatert til det som på engelsk kalles impact gardening (dannelsen av jord via nedslag), som er sterkere på den førende halvkulen. Meteorittnedslag synes ofte å frese opp is fra overflaten, og etterlate mørke materialer (ikke is) etter seg. Det mørke materialet kan ha blitt dannet som et resultat av en strålingsprosess av metanklatrater eller strålingsformørking av andre organiske forbindelser.
Oberon kan være differensiert med en steinete kjerne omgitt av en isete mantel. Hvis dette er tilfelle, er radien på kjernen (480 km) ca. 63 % av Oberons radius, og massen er ca. 54 % av den totale massen – forhold gitt ut ifra månens sammensetning. Trykke i sentrum av Oberon er ca. 0,5 GPa (5,0 kbar). Den nåværende tilstanden til ismantelen er usikker. Hvis isen inneholder tilstrekkelig ammoniakk eller annen frostvæske, kan Oberon inneha et lag av flytende væske i grensen mellom kjernen og mantelen. Tykkelsen på dette havet, hvis det eksisterer, er opp mot 40 km og temperaturen er rundt 180 K (−93 °C) Den indre strukturen av Oberon er imidlertid svært avhengig av dens termiske historie, som per i dag er lite kjent.

Opprinnelse og evolusjon

Det antas at Oberon ble dannet fra en akkresjonsskive eller subtåke, det vil si en skive av gass og støv som enten eksisterte rundt Uranus i en tid etter planetdannelsen eller ble dannet av et kjempenedslag som mest sannsynlig førte til Uranus' skjevhet. Den nøyaktige sammensetningen av subtåken er ikke kjent. Den relativt høye tettheten til Oberon, og andre Uranus-måner, sammenlignet med Saturns måner indikerer imidlertid at den kan ha vært relativt fattig på vann. Betydelige mengder karbon og nitrogen kan ha vært til stede i form av karbonmonoksid og N₂ i stedet for metan og ammoniakk. Månene som ble dannet i en slik subtåke ville inneholdt mindre vannholdig is (med CO og N₂ fanget som klatrat) og mer bergarter – noe som kunne forklart den høyere tetheten.
Oberons akkresjon varte sannsynligvis i flere hundretusener år, og nedslagene som fulgte med akkresjonen gjorde at månens ytre lag ble varmet opp. Den høyeste temperaturen på rundt 230 K (−43 °C) ble nådd i en dybde på ca. 60 km. Etter at månen var ferdig dannet, ble lagene under overflaten avkjølt, mens det indre av Oberon ble varmet opp av henfall av radioaktive grunnstoffer som fantes i bergartene. Lagene som ble avkjølt nær overflaten trakk seg så sammen, samtidig som det indre utvidet seg. Dette førte til sterk spenning i månens overflate, noe som igjen førte til oppsprekking. Dagens system av canyoner kan være et resultat av denne prosessen, som varte i omtrent 200 millioner år, og antyder at enhver endogen aktivitet fra dette opphørte milliarder av år siden.
Den opprinnelige akkresjonsoppvarmingen sammen med kontinuerlig henfall av radioaktive grunnstoffer var sannsynligvis tilstrekkelig til å smelte isen, hvis der samtidig fantes noen form for «frostvæske» (i form av ammoniakkhydrat) eller noen salter. Ytterligere smelting kan ha ført til at isen skilte seg fra bergartene og dannelsen av en kjerne av bergarter og en mantel av is. Et lag av flytende vann ('hav') rikt på oppløst ammoniakk kan ha blitt dannet i skillet mellom kjernen og mantelen. Den eutektiske temperaturen til denne blandingen er 176 K (−97 °C). Hvis temperaturen falt under dette punktet, ville havene ha vært frosset nå. Frysingen av vann ville ha ført til at det indre utvidet seg, noe som også kan ha bidratt til dannelsen av canyon-lignende graben. Likevel, den nåværende kunnskapen om Oberons utvikling er ganske begrenset.

Utforskning

Så langt, er de eneste nærbildene tilgjengelig de som ble tatt av Voyager 2-sonden under dens forbiflyvning av Uranus i januar 1986. Siden sondens nærmeste passering av Oberon var 470 600 km, har de beste bildene en grov oppløsning på ca. 6 km. Bildene dekker ca. 40 % av overflaten, men bare 25 % av overflaten ble avbildet med en oppløsning som muliggjør geologisk kartlegging. På tidspunktet for forbiflyvningen stod den sørlige halvkulen rett mot solen, så den mørklagte nordlige halvkulen kunne ikke kartlegges. Ingen andre romfartøyer har besøkt Uranus-systemet, og ingen andre oppdrag er planlagt dit i overskuelig fremtid.