Umbriel (vệ tinh)

Thành phần và cấu trúc bên trong

Umbriel là vệ tinh lớn thứ ba và nặng thứ tư của Sao Thiên Vương. Mật độ của nó là 1,39 g/cm3, tức là thành phần của nó chủ yếu là băng đá, trong khi thành phần đặc không phản băng chiếm khoảng 40% khối lượng của nó. Thành phần này có thể là các vật liệu đá và carbonat bao gồm các hợp chất hữu cơ nặng như tholin. Sự hiện diện của băng nước được hỗ trợ bởi hồng ngoại quang phổ quan sát, đã cho thấy tinh thể nước đá trên bề mặt của mặt trăng.nước đá dải hấp thụ mạnh hơn trên hàng đầu bán cầu của Umbriel hơn so với bán cầu theo sau. Nguyên nhân của tính không đối xứng này là không biết đến, nhưng nó có thể liên quan đến bắn phá bằng các hạt tích điện từ những quyển từ của Sao Thiên Vương, đó là mạnh mẽ hơn trên bán cầu theo sau (do huyết tương đồng của luân-the). [8] Các hạt năng lượng có xu hướng bắn mực lên băng nước, bị phân hủy khí mêtan bị mắc kẹt trong băng là dạng mắt lưới hydrat và tối hữu cơ khác, để lại một tối, carbon giàu có dư lượng phía sau. [8] Ngoại trừ các nước, chỉ có một hợp chất được xác định trên bề mặt của Umbriel của quang phổ học hồng ngoại là carbon dioxide, được tập trung chủ yếu vào các bán cầu theo sau. [8] Nguồn gốc của khí carbon dioxide không phải là hoàn toàn rõ ràng. Nó có thể được sản xuất tại địa phương từ cacbonat hoặc các vật liệu hữu cơ dưới ảnh hưởng của các hạt năng lượng điện từ các quyển từ của Sao Thiên Vương hoặc năng lượng mặt trời cực tím bức xạ. Giả thuyết này có thể giải thích sự bất đối xứng trong phân phối của nó, như bán cầu theo sau là chịu ảnh hưởng điện từ trường mạnh hơn so với bán cầu hàng đầu. Một nguồn có thể là outgassing của nguyên thủy CO 2 bị mắc kẹt do băng của nước trong nội thất Umbriel. Việc thoát khỏi CO 2 từ bên trong có thể liên quan đến các hoạt động địa chất vừa qua trên mặt trăng này. Umbriel có thể được phân biệt thành đá lõi băng được bao quanh bởi một lớp phủ. [20] Nếu đây là trường hợp, bán kính của lõi (317 km) là khoảng 54% bán kính của Mặt Trăng, và khối lượng của nó là khoảng 40% Mặt Trăng của hàng loạt các tham số được quyết định bởi thành phần của mặt trăng. Áp lực ở trung tâm của Umbriel là khoảng 0,24 GPa (2,4 kbar). [ Các trạng thái hiện tại của lớp vỏ băng giá là không rõ ràng, mặc dù sự tồn tại của một đại dương bên dưới bề mặt được xem là khó xảy ra.

Nguồn gốc và sự tiến hóa

Umbriel được cho là đã hình thành từ một đĩa bồi đắp dần hoặc subnebula; đĩa khí và bụi quanh Sao Thiên Vương, hoặc tồn tại trong một thời gian sau khi hình thành của nó hay được tạo ra bởi các tác động khổng lồ có nhiều khả năng cho Thiên vương tinh lớn của nó nghiêng. Các chính xác thành phần của subnebula không được biết đến, tuy nhiên, mật độ cao của mặt trăng Sao Hải Vương so với các vệ tinh của Sao Thổ cho thấy rằng nó có thể đã bị nước tương đối nghèo. Một lượng đáng kể lượng nitơ và carbon có thể có mặt ở dạng khí carbon monoxide (CO) và phân tử nitơ (N2) thay vì ammonia và metan Các vệ tinh tự nhiên hình thành trong một subnebula như vậy sẽ chứa nước đá ít hơn (với CO và N 2 bị mắc kẹt là dạng mắt lưới) và đá nhiều hơn, giải thích mật độ cao hơn. Sự bồi đắp dần của Umbriel có thể kéo dài vài nghìn năm. Những tác động có kèm bồi tụ gây ra nóng của lớp bên ngoài mặt trăng. [32] Nhiệt độ tối đa khoảng 180 K đã đạt được ở độ sâu khoảng 3 km. Sau khi cuối cùng hình thành, lớp dưới bề mặt làm mát, trong khi nội thất của Umbriel nhiệt do phân rã của các nguyên tố phóng xạ có trong đất đá của nó.Các bề mặt làm mát gần lớp ký hợp đồng, trong khi nội thất được mở rộng. Điều này gây ra mạnh extensional nhấn mạnh trong lớp vỏ của mặt trăng, có thể đã dẫn đến rạn nứt. Quá trình này có thể kéo dài trong khoảng 200 triệu năm, ngụ ý rằng bất kỳ hoạt động nội sinh đã không còn hàng tỷ năm trước đây. Các ban đầu accretional nóng cùng với sự phân rã liên tục của nguyên tố phóng xạ có thể đã dẫn đến sự tan chảy của băng  nếu một chất chống đông như amoniac (ở dạng hydrat amoniac), hoặc một số muối đã có mặt. tan chảy này có thể đã dẫn tới việc phân chia các băng từ đá và hình thành một lõi băng đá bao quanh bởi một lớp phủ. Một lớp nước lỏng (biển) giàu amoniac hòa tan có thể đã hình thành ở ranh giới lõi-lớp phủ. Các nhiệt độ eutectic của hỗn hợp này là 176 K. Các đại dương, tuy nhiên, có thể có đông lạnh lâu trước đây. Trong số các vệ tinh Uranian Umbriel là ít nhất phải chịu các quá trình tái tạo bề mặt nội sinh, [22] mặc dù nó có thể giống như Uranian vệ tinh khác đã có kinh nghiệm một sớm tái tạo bề mặt rất hợp.