Умбриел (месечина)

Умбриел — месечина на Уран која била откриена на 24 октомври 1851 година, од страна на Вилијам Ласел. Откриена е во исто време со Ариел и именувана по лик во поемата на Александар Поуп ''„Грабнување на праменот''. Умбриел се состои главно од мраз со значителен дел од карпите и може да се разликува во карпесто јадро и ледена обвивка. Површината е најтемна меѓу Урановите месечини и се чини дека е обликувана првенствено од удари. Сепак, присуството на кањони сугерира рани ендогени процеси, а месечината можеби претрпела ран ендогенски поттикнат настан на повторна површина што ја избришала нејзината постара површина.
Покриен со бројни ударни кратери кои достигнуваат 210 километри по пречник, Умбриел е втор најтежок кратерски сателит на Уран по Оберон. Најистакната површинска одлика е прстенот од светол материјал на подот на кратерот Вунда. Оваа месечина, како и сите месечини на Уран, веројатно настанала од насобирачки диск што ја опкружувал планетата веднаш по нејзиното формирање. Уранскиот систем е проучен одблизу само еднаш, со вселенското летало ''Војаџер 2'' во јануари 1986 година. Биле потребни неколку слики од Умбриел, што овозможило мапирање на околу 40% од површината на месечината.
1 Откритие и име
Умбриел, заедно со друг сателит на Уран, Ариел, бил откриен од Вилијам Ласел на 24 октомври 1851 година. Иако Вилијам Хершел, откривачот на Титанија и Оберон, тврдел на крајот на 18 век дека забележал четири дополнителни месечини на Уран, неговите набљудувања не биле потврдени и тие четири објекти денес се сметаат за лажни.
Сите месечини на Уран се именувани по ликовите создадени од Вилијам Шекспир или Александар Поуп. Имињата на сите четири сателити на Уран тогаш познати биле предложени од Џон Хершел во 1852 година на барање на Ласел. Умбриел е „''мрачниот меланхоличен дух''“ во ''Грабнување на праменот'' на Александар Поуп, и името сугерира на латинскиот umbra, што значи ''сенка''. Месечината е означена и како Уран II.
2 Орбита
Умбриел кружи околу Уран на растојание од околу 266,000 километри, што е трета најдалеку од планетата меѓу нејзините пет главни месечини. Орбитата на Умбриел има мала ексцентричност и е многу малку наклонета во однос на екваторот на Уран. Неговиот орбитален период е околу 4,1 земјишни денови, коинциденција со нејзиниот вртежен период. Со други зборови, Умбриел е синхрон или плимно сврзан сателит, со едно лице секогаш насочено кон неговата матична планета. Орбитата на Умбриел лежи целосно во уранската магнетосфера. Ова е важно, бидејќи задните полутопки на безвоздушните сателити кои орбитираат внатре во магнетосферата (како Умбриел) се погодени од магнетосферска плазма, која ко-ротира со планетата. Ова бомбардирање може да доведе до затемнување на заостанатите полутопки, што всушност е забележано за сите месечини освен кај Оберон Умбриел, исто така, служи како мијалник на магнетосферските наелектризирани честички, што создава изразено намалување на бројот на енергетски честички во близина на орбитата на Месечината, како што е забележано од ''Војаџер 2'' во 1986 година.
Бидејќи Уран кружи околу Сонцето речиси на негова страна, а неговите месечини орбитираат во екваторската рамнина на планетата, тие (вклучувајќи го и Умбриел) се предмет на екстремен сезонски циклус. И северниот и јужниот пол поминуваат 42 години во целосна темнина, а уште 42 години во постојана сончева светлина, при што Сонцето изгрева блиску до зенитот над еден од половите на секоја краткодневица. Прелетот на ''Војаџер 2 се'' совпаднал со летната краткодневица на јужната полутопка во 1986 година, кога речиси целата северна полутопка била неосветлена. Еднаш на секои 42 години, кога Уран има рамнодневица и неговата екваторска рамнина ја пресекува Земјата, станува возможно меѓусебно прикривање на месечините на Уран. Во 2007-2008 година биле забележани голем број вакви настани, вклучувајќи две прикривања на Титанија од Умбриел на 15 август и 8 декември 2007 година, како и на Ариел од Умбриел на 19 август 2007 година.
Во моментов, Умбриел не е вклучен во никаква орбитална резонанца со други сателити на Уран. Сепак, на почетокот на својата историја, можеби бил во резонанца од 1:3 со Миранда. Ова би ја зголемило орбиталната ексцентричност на Миранда, придонесувајќи за внатрешното загревање и геолошката активност на таа месечина, додека орбитата на Умбриел би била помалку погодена. Поради помалата заобленост и помалата големина на Уран во однос на неговите сателити, неговите месечини можат полесно да избегаат од средната резонанца на движење отколку оние на Јупитер или Сатурн. Откако Миранда избегала од оваа резонанца (преку механизам што веројатно резултирал со неговата невообичаено висока орбитална наклонетост), нејзината ексцентричност би била намалена, исклучувајќи го изворот на топлина.
3 Состав и внатрешна структура
Умбриел е трета по големина и четврта најмасивна уранска месечина. Густината на Месечината е 1,39 g/cm <sup>3</sup>, што покажува дека главно се состои од воден мраз, со густа неледена компонента која сочинува околу 40% од неговата ма, која би момоложе да биде направаен од карпи и јаглеренод материјал вклучувајќи тешки органски соединенија познати ка колин. отПрисуството на воден мраз е поддржано со инфрацрвени спектроскопски набљудувања, кои отклеја кристален воден мраз на површината на Месечината Појасите за апсорпција на воден мраз се посилни на водечката хемисфа.. Причината за оваа асиметрија не е позната, но можеби е поврзана со бомбардирањето од наелектризираните честички од магнетосферата на Уран, која е посилна на задната полутопка (поради коротацијата на плазмата) Енергичните честички имаат тенденција да го распрснуваат водениот мраз, го разложуваат метанот заробен во мразот како гасовит хидрат ги затемнуваат другите органски материи, оставајќи зад себе темен остаток богат со јаглерод.
Освен водата, единственото друго соединение идентификувано на површината на Умбриел со инфрацрвена спектроскопија е јаглерод диоксидот, кој е концентриран главно на задната полутопка. Потеклото на јаглерод диоксидот не е целосно јасно. Може да се произведува локално од карбонати или органски материјали под влијание на енергетските наелектризирани честички кои доаѓаат од магнетосферата на Уран или сончевото ултравиолетово зрачење. Оваа хипотеза би ја објаснила асиметријата во нејзината распространетост, бидејќи задната полутопка е подложна на поинтензивно магнетосферско влијание од водечката полутопка. Друг можен извор е испуштањето на исконскиот CO<sub>2</sub> заробен од воден мраз во внатрешноста на Умбриел. Бегството на CO<sub>2</sub> од внатрешноста може да биде резултат на минатите геолошки активности на оваа месечина.
Умбриел може да се диференцира во карпесто јадро опкружено со ледена покривка. Ако е ова точно, полупречникот на јадрото (317 km) е околу 54% од полупречникот на месечината, а неговата маса е околу 40% од масата на месечината - параметрите се диктирани од составот на месечината. Притисокот во центарот на Умбриел е околу 0,24 GPa (2.4 kbar ). Сегашната состојба на ледената обвивка е нејасна, иако постоењето на подземен океан се смета за неверојатно.
4 Одлики на површината
Површината на Умбриел е најтемната од уранските месечини и рефлектира помалку од половина светлина од Ариел, сестрински сателит со слична големина. Умбриел има многу ниско бонд-албедо од само околу 10% во споредба со 23% за Ариел. Рефлексивноста на површината на месечината се намалува од 26% при фазен агол од 0° (геометриско албедо) до 19% под агол од околу 1°. Овој феномен се нарекува Селигеров бран. Површината на Умбриел е малку сина во боја, додека свежите светли наслаги на удар (во кратерот Вунда, на пример) се уште посини. Може да има асиметрија помеѓу водечката и задната полутопка; се чини дека првото е поцрвено од второто. Црвенилото на површините веројатно е резултат на вселенското атмосферско влијание од бомбардирањето од наелектризирани честички и микрометеорити во текот на староста на Сончевиот Систем. Сепак, асиметријата на бојата на Умбриел најверојатно е предизвикана од натрупување на црвеникав материјал кој доаѓа од надворешните делови на Уранскиот систем, веројатно, од неправилни сателити, што би се случило претежно на водечката полутопка. Површината на Умбриел е релативно хомогена - не покажува силни варијации ниту во албедо, ниту во боја.
+Именувани кратери на Умбриел, Кратер, Именувана по, Координати, Пречник (км)
Алберих, Алберих ( нордиски ), 52.0
перка, перка ( дански ), 43.0
Гоб, Гоб ( пагански ), 88,0
Каналоа, Каналоа ( полинезиски ), 86,0
Малинџи, Малинџи ( австралиска абориџинска митологија ), 164,0
Минепа, Minepa ( Makua луѓето од Мозамбик ), 58,0
Пери, Пери ( персиски ), 61,0
Сетибос, Сетебос ( патагонски ), 50,0
Скајнд, Скајнд ( дански ), 72,0
Вувер, Вувер ( фински ), 98,0
Воколо, Воколо ( народот Бамбара од Западна Африка), 208,0
Вунда, Вунда (австралиска абориџинска митологија), 131,0
Злајден, Злајден ( словенски ), 44,0
Научниците досега препознале само една класа на геолошки одлики на Умбриел - кратерите. Површината на Умбриел има многу повеќе и поголеми кратери од Ариел и Титанија. Покажува најмала геолошка активност. Всушност, помеѓу уранските месечини единствено Оберон има повеќе ударни кратери од Умбриел. Набљудуваните пречници на кратерите се движат од неколку километри на долниот крај до 210 километри за најголемиот познат кратер, Воколо. Сите препознаени кратери на Умбриел имаат централни врвови, но ниту еден кратер нема зраци.
Во близина на екваторот на Умбриел се наоѓа најистакната површинска одлика: кратерот Вунда, кој има пречник од околу 131 км. Вунда има голем прстен од светол материјал на својот под, кој може да биде ударен нанос или талог од чист мраз на јаглерод диоксид, кој се формирал кога радиолитички формираниот јаглерод диоксид мигрирал од целата површина на Умбриел, а потоа се заробил во релативно ладната Вунда. Во близина, гледани покрај терминаторот, се кратерите Вувер и Скајнд, кои поседуваат светли централни врвови. Студијата на профилите на екстремитетите на Умбриел открила можна многу голема одлика на удар со пречник од околу 400 км и длабочина од приближно 5 км.
Слично како и другите месечини на Уран, површината на Умбриел е пресечена од систем на кањони кои се движат североисток-југозапад. Сепак, тие не се официјално признати поради лошата резолуција на слики и генерално благиот изглед на оваа месечина, што го попречува геолошкото мапирање.
Силно кратерираната површина на Умбриел веројатно била стабилна уште од доцното тешко бомбардирање. Единствените знаци на древната внатрешна активност се кањони и темни многуаголници - темни дамки со сложени форми со димензии од десетици до стотици километри. Многуаголниците биле идентификувани од прецизната фотометрија на сликите на ''Војаџер 2'' и се распоредени повеќе или помалку рамномерно на површината на Умбриел, со тенденција североисток-југозапад. Некои многуаголници одговараат на вдлабнатини од неколку километри длабоки и можеби се создадени за време на рана епизода на тектонска активност. Во моментов нема објаснување зошто Умбриел е толку темен и униформен по изглед. Неговата површина може да биде покриена со релативно тенок слој темен материјал (т.н. ''умбрален материјал'' ) ископан со удар или исфрлен при експлозивна вулканска ерупција. Алтернативно, коратаУна Амбриел може да биде целосно составена од темен материјал, што го сплоречи формирањето на светли одлики како кратерските зраци. Сепак,смета ини дека присуството на светлата одлика во Вунда е во спротивност со оваа хипотеза.
5 Потекло и еволуција
Се смета дека Умбриел се формирал од насобирачки диск или маглина; диск од гас и прашина што или постоел околу Уран некое време по неговото формирање или бил создаден од џиновскиот удар што најверојатно му го дал на Уран неговиот голем кос наклон. Не е познат прецизниот состав на маглината; сепак, поголемата густина на Уранските месечини во споредба со месечините на Сатурн покажува дека можеби била релативно сиромашна со вода. Значителни количини на азот и јаглерод можеби биле присутни во форма на јаглерод моноксид (CO) и молекуларен азот (N2) наместо амонијак и метан. Месечините кои се формирале во таква подмаглина ќе содржат помалку воден мраз (со CO и N2) и повеќе карпи, објаснувајќи ја поголемата густина.
Насобирањето на Умбриел веројатно траело неколку илјади години. Ударите што го придружувале предизвикале загревање на надворешниот слој на Месечината. Максималната температура од околу 180 К била постигната на длабочина од околу 3 км. По завршувањето на формирањето, подповршинскиот слој се оладил, додека внатрешноста на Умбриел се загревал поради распаѓање на радиоактивни елементи присутни во неговите карпи. Изладениот блиску површински слој се собирал, додека внатрешноста се проширила. Ова предизвикало силни екстензивни напрегања во кората на Месечината, што можеби довело до пукање. Овој процес веројатно траел околу 200 милиони години, што значи дека секоја ендогена активност престанала пред милијарди години.
Почетното насобирачко загревање заедно со континуираното распаѓање на радиоактивните елементи можело да доведе до топење на мразот доколку имало антифриз како амонијак (во форма на амонијак хидрат) или некоја сол. Топењето можеби довело до одвојување на мразот од карпите и формирање на карпесто јадро опкружено со ледена обвивка. Слој од течна вода (океан) богат со растворен амонијак можеби се формирал на границата помеѓу јадрото и обвивката. Евтектичката температура на оваа смеса е 176 К. Океанот, сепак, веројатно е замрзнат одамна. Меѓу уранските месечини, Умбриел бил најмалку подложен на ендогени процеси на обновување на површината, иако можеби како и другите месечини доживеала многу рано обновување на површината.
6 Истражување
Досега единствените слики одблиску на Умбриел биле од ''сондата Војаџер 2'', која ја фотографирала месечината за време на нејзиното прелетување на Уран во јануари 1986 година. Бидејќи најблиското растојание помеѓу ''Војаџер 2'' и Умбриел било 325,000 километри, најдобрите слики од оваа месечина имаат просторна резолуција од околу 5,2 км. Сликите покриваат околу 40% од површината, но само 20% се фотографирани со квалитетот потребен за геолошко мапирање. Во времето на прелетувањето, јужната полутопка на Умбриел (како оние на другите месечини) била насочена кон Сонцето, така што северната (темната) полутопка не можела да се проучува. Ниту едно друго вселенско летало никогаш не го посетило Уран или неговите месечини.