Umbriel (lua) -Umbriel (moon)

Umbriel
Um corpo esférico redondo com a metade esquerda iluminada.  A superfície é escura e tem um contraste baixo.  Existem apenas algumas manchas brilhantes.  O terminador está ligeiramente à direita do centro e vai de cima para baixo.  Uma grande cratera com um anel brilhante no chão pode ser vista na parte superior da imagem perto do terminador.  Um par de grandes crateras com picos centrais brilhantes podem ser vistos ao longo do terminador na parte superior do corpo.  A superfície iluminada é coberta por um grande número de crateras.
Umbriel visto pela Voyager 2 em 1986. No topo está a grande cratera Wunda , cujas paredes encerram um anel de material brilhante.
Descoberta
Descoberto por William Lassell
Data da descoberta 24 de outubro de 1851
Designações
Designação
Urano II
Pronúncia / ʌ m b r i ə l /
Adjetivos umbrieliano
Características orbitais
266 000  km
Excentricidade 0,0039
4.144d  _
4,67 km/s (calculado)
Inclinação 0,128° (para o equador de Urano)
Satélite de Urano
Características físicas
Raio médio
584,7 ± 2,8 km (0,092 Terras)
4 296 000  km 2 (0,008 Terras)
Volume 837 300 000  km 3 (0,0008 Terras)
Massa (1,275 ± 0,028) × 10 21  kg
Densidade média
1,39 ± 0,16 g/ cm3
0,25 m/ s2 (~ 0,023 g )
0,54 km/s
presumido síncrono
0
Albedo
Temperatura da superfície min significa máximo
solstício ? ≈  75K 85 mil
14.5 (banda V, oposição)
Atmosfera
Pressão de superfície
zero (presumido ser extremamente baixo)

Umbriel / ʌ m b r i ə l / é uma lua de Urano descoberta em 24 de outubro de 1851, por William Lassell . Foi descoberto ao mesmo tempo que Ariel e recebeu o nome de um personagem do poema de Alexander Pope The Rape of the Lock . Umbriel consiste principalmente de gelo com uma fração substancial de rocha , podendo ser diferenciado em um núcleo rochoso e um manto gelado . A superfície é a mais escura entre as luas de Urano e parece ter sido moldada principalmente por impactos. No entanto, a presença de desfiladeiros sugere processos endógenos iniciais, e a lua pode ter sofrido um evento de recapeamento inicial endogênico que destruiu sua superfície mais antiga.

Coberto por numerosas crateras de impacto atingindo 210 km (130 milhas) de diâmetro, Umbriel é o segundo satélite de Urano com mais crateras depois de Oberon . A característica de superfície mais proeminente é um anel de material brilhante no chão da cratera Wunda . Esta lua, como todas as luas de Urano, provavelmente se formou a partir de um disco de acreção que cercou o planeta logo após sua formação. O sistema uraniano foi estudado de perto apenas uma vez, pela sonda Voyager 2 em janeiro de 1986. Foram feitas várias imagens de Umbriel, que permitiram o mapeamento de cerca de 40% da superfície da lua.

Descoberta e nome

Umbriel, juntamente com outro satélite de Urano, Ariel , foi descoberto por William Lassell em 24 de outubro de 1851. Embora William Herschel , o descobridor de Titânia e Oberon , afirmasse no final do século XVIII que havia observado quatro luas adicionais de Urano, suas observações não foram confirmadas e esses quatro objetos agora são considerados espúrios.

Todas as luas de Urano têm nomes de personagens criados por William Shakespeare ou Alexander Pope . Os nomes de todos os quatro satélites de Urano então conhecidos foram sugeridos por John Herschel em 1852 a pedido de Lassell. Umbriel é o "sprite melancólico sombrio" em The Rape of the Lock , de Alexander Pope, e o nome sugere o latim umbra , que significa sombra . A lua também é designada Urano II .

Órbita

Umbriel orbita Urano a uma distância de cerca de 266.000 km (165.000 mi), sendo o terceiro mais distante do planeta entre suas cinco principais luas . A órbita de Umbriel tem uma pequena excentricidade e é muito pouco inclinada em relação ao equador de Urano. Seu período orbital é de cerca de 4,1 dias terrestres, coincidente com seu período de rotação . Em outras palavras, Umbriel é um satélite síncrono ou bloqueado por maré , com uma face sempre apontando para seu planeta pai. A órbita de Umbriel está completamente dentro da magnetosfera de Urano . Isso é importante, porque os hemisférios à direita de satélites sem ar que orbitam dentro de uma magnetosfera (como Umbriel) são atingidos por plasma magnetosférico , que co-rota com o planeta. Este bombardeio pode levar ao escurecimento dos hemisférios à direita, o que é realmente observado para todas as luas de Urano, exceto Oberon (veja abaixo). Umbriel também serve como um sumidouro das partículas magnetosféricas carregadas, o que cria uma queda pronunciada na contagem de partículas energéticas perto da órbita da lua, conforme observado pela Voyager 2 em 1986.

Como Urano orbita o Sol quase de lado, e suas luas orbitam no plano equatorial do planeta, elas (incluindo Umbriel) estão sujeitas a um ciclo sazonal extremo. Ambos os pólos norte e sul passam 42 anos em completa escuridão e outros 42 anos em luz solar contínua, com o Sol nascendo perto do zênite sobre um dos pólos em cada solstício . O sobrevoo da Voyager 2 coincidiu com o solstício de verão de 1986 do hemisfério sul, quando quase todo o hemisfério norte não estava iluminado. Uma vez a cada 42 anos, quando Urano tem um equinócio e seu plano equatorial cruza a Terra, ocultações mútuas das luas de Urano se tornam possíveis. Em 2007-2008, vários desses eventos foram observados, incluindo duas ocultações de Titânia por Umbriel em 15 de agosto e 8 de dezembro de 2007, bem como de Ariel por Umbriel em 19 de agosto de 2007.

Atualmente Umbriel não está envolvido em nenhuma ressonância orbital com outros satélites de Urano. No início de sua história, no entanto, pode ter sido uma ressonância de 1:3 com Miranda . Isso teria aumentado a excentricidade orbital de Miranda, contribuindo para o aquecimento interno e a atividade geológica daquela lua, enquanto a órbita de Umbriel teria sido menos afetada. Devido à menor opacidade de Urano e ao tamanho menor em relação aos seus satélites, suas luas podem escapar mais facilmente de uma ressonância de movimento médio do que as de Júpiter ou Saturno . Após Miranda escapar dessa ressonância (através de um mecanismo que provavelmente resultou em sua inclinação orbital anormalmente alta), sua excentricidade teria sido amortecida, desligando a fonte de calor.

Composição e estrutura interna

Comparação de tamanho da Terra , da Lua e de Umbriel.

Umbriel é a terceira maior e a quarta mais massiva das luas de Urano. Embora Umbriel seja a 13ª maior lua do sistema solar, é apenas a 14ª mais massiva. A densidade da lua é de 1,39 g/cm 3 , o que indica que ela consiste principalmente de gelo de água , com um componente não-gelo denso constituindo cerca de 40% de sua massa. Este último pode ser feito de rocha e material carbonáceo , incluindo compostos orgânicos pesados ​​conhecidos como tolinas . A presença de gelo de água é apoiada por observações espectroscópicas no infravermelho , que revelaram gelo de água cristalino na superfície da lua. As bandas de absorção de gelo de água são mais fortes no hemisfério principal de Umbriel do que no hemisfério posterior. A causa dessa assimetria não é conhecida, mas pode estar relacionada ao bombardeio por partículas carregadas da magnetosfera de Urano , que é mais forte no hemisfério posterior (devido à co-rotação do plasma). As partículas energéticas tendem a pulverizar gelo de água, decompor o metano preso no gelo como hidrato de clatrato e escurecer outros orgânicos, deixando um resíduo escuro e rico em carbono para trás.

Com exceção da água, o único outro composto identificado na superfície de Umbriel pela espectroscopia de infravermelho é o dióxido de carbono , que se concentra principalmente no hemisfério posterior. A origem do dióxido de carbono não é completamente clara. Pode ser produzido localmente a partir de carbonatos ou materiais orgânicos sob a influência das partículas energéticas carregadas provenientes da magnetosfera de Urano ou da radiação ultravioleta solar . Essa hipótese explicaria a assimetria em sua distribuição, já que o hemisfério posterior está sujeito a uma influência magnetosférica mais intensa do que o hemisfério principal. Outra possível fonte é a liberação de CO 2 primordial aprisionado pelo gelo de água no interior de Umbriel. A fuga de CO 2 do interior pode ser resultado da atividade geológica passada nesta lua.

Umbriel pode ser diferenciado em um núcleo rochoso cercado por um manto gelado . Se for esse o caso, o raio do núcleo (317 km) é cerca de 54% do raio da lua e sua massa é cerca de 40% da massa da lua – os parâmetros são ditados pela composição da lua. A pressão no centro de Umbriel é de cerca de 0,24  GPa (2,4  kbar ). O estado atual do manto gelado não é claro, embora a existência de um oceano subterrâneo seja considerada improvável.

Recursos de superfície

A superfície de Umbriel é a mais escura das luas de Urano e reflete menos da metade da luz de Ariel, um satélite irmão de tamanho similar. Umbriel tem um albedo de Bond muito baixo de apenas 10% em comparação com 23% para Ariel. A refletividade da superfície da lua diminui de 26% em um ângulo de fase de 0° ( albedo geométrico ) para 19% em um ângulo de cerca de 1°. Esse fenômeno é chamado de surto de oposição . A superfície de Umbriel é ligeiramente azul, enquanto os depósitos de impacto brilhantes frescos (na cratera Wunda , por exemplo) são ainda mais azuis. Pode haver uma assimetria entre os hemisférios anterior e posterior; o primeiro parece ser mais vermelho do que o último. O avermelhamento das superfícies provavelmente resulta do intemperismo espacial do bombardeio por partículas carregadas e micrometeoritos ao longo da idade do Sistema Solar . No entanto, a assimetria de cor de Umbriel é provavelmente causada pelo acréscimo de um material avermelhado vindo de partes externas do sistema de Urano, possivelmente, de satélites irregulares , que ocorreriam predominantemente no hemisfério principal. A superfície de Umbriel é relativamente homogênea - não demonstra uma forte variação no albedo ou na cor.

Crateras nomeadas em Umbriel
Cratera Nomeado após Coordenadas Diâmetro (km)
Alberich Alberich ( nórdico ) 33°36'S 42°12'E / 33,6°S 42,2°E / -33,6; 42.2 52,0
Barbatana Fin ( dinamarquês ) 37°24'S 44°18'E / 37,4°S 44,3°E / -37,4; 44,3 43,0
Gob Gob ( pagão ) 12°42'S 27°48'E / 12,7°S 27,8°E / -12,7; 27,8 88,0
Kanaloa Kanaloa ( polinésio ) 10°48'S 345°42'E / 10,8°S 345,7°E / -10,8; 345,7 86,0
Malinge Malingee ( mitologia aborígene australiana ) 22°54'S 13°54'E / 22,9°S 13,9°E / -22,9; 13,9 164,0
Minepa Minepa ( povo Makua de Moçambique ) 42°42'S 8°12'E / 42,7°S 8,2°E / -42,7; 8.2 58,0
Peri Peri ( Persa ) 9°12'S 4°18'E / 9,2°S 4,3°E / -9,2; 4.3 61,0
Setibos Setebos ( Patagônia ) 30°48'S 346°18'E / 30,8°S 346,3°E / -30,8; 346,3 50,0
Skynd Skynd ( dinamarquês ) 1°48'S 331°42'E / 1,8°S 331,7°E / -1,8; 331,7 72,0
Vuver Vuver ( finlandês ) 4°42'S 311°36'E / 4,7°S 311,6°E / -4,7; 311,6 98,0
Wokolo Wokolo ( povo Bambara da África Ocidental) 30°00'S 1°48'E / 30°S 1,8°E / -30; 1,8 208,0
Wunda Wunda (mitologia aborígene australiana) 7°54'S 273°36'E / 7,9°S 273,6°E / -7,9; 273,6 131,0
Zlyden Zlyden ( eslavo ) 23°18'S 326°12'E / 23,3°S 326,2°E / -23,3; 326,2 44,0

Os cientistas até agora reconheceram apenas uma classe de característica geológica em Umbriel – crateras . A superfície de Umbriel tem muito mais crateras e maiores do que Ariel e Titânia . Mostra a menor atividade geológica. De fato, entre as luas de Urano, apenas Oberon tem mais crateras de impacto do que Umbriel. Os diâmetros de crateras observados variam de alguns quilômetros na extremidade inferior a 210 quilômetros para a maior cratera conhecida, Wokolo. Todas as crateras reconhecidas em Umbriel têm picos centrais, mas nenhuma cratera tem raios .

Perto do equador de Umbriel encontra-se a característica de superfície mais proeminente: a cratera Wunda, que tem um diâmetro de cerca de 131 km. Wunda tem um grande anel de material brilhante em seu chão, que pode ser um depósito de impacto ou um depósito de gelo de dióxido de carbono puro, que se formou quando o dióxido de carbono formado radioliticamente migrou de toda a superfície de Umbriel e depois ficou preso em um ambiente relativamente frio. Wunda. Perto, vistas ao longo do terminador , estão as crateras Vuver e Skynd , que não possuem bordas brilhantes, mas possuem picos centrais brilhantes. O estudo dos perfis dos membros de Umbriel revelou uma possível característica de impacto muito grande, com diâmetro de cerca de 400 km e profundidade de aproximadamente 5 km.

Assim como outras luas de Urano, a superfície de Umbriel é cortada por um sistema de desfiladeiros com direção nordeste-sudoeste. Eles não são, no entanto, oficialmente reconhecidos devido à baixa resolução de imagem e aparência geralmente branda desta lua, o que dificulta o mapeamento geológico .

A superfície cheia de crateras de Umbriel provavelmente tem se mantido estável desde o Bombardeio Pesado Tardio . Os únicos sinais da antiga atividade interna são desfiladeiros e polígonos escuros – manchas escuras com formas complexas medindo de dezenas a centenas de quilômetros de diâmetro. Os polígonos foram identificados a partir de fotometria precisa das imagens da Voyager 2 e estão distribuídos de forma mais ou menos uniforme na superfície de Umbriel, com direção nordeste-sudoeste. Alguns polígonos correspondem a depressões de alguns quilômetros de profundidade e podem ter sido criados durante um episódio inicial de atividade tectônica. Atualmente não há explicação para o porquê de Umbriel ser tão escuro e uniforme na aparência. Sua superfície pode ser coberta por uma camada relativamente fina de material escuro (o chamado material umbral ) escavado por um impacto ou expelido em uma erupção vulcânica explosiva. Alternativamente, a crosta de Umbriel pode ser inteiramente composta de material escuro, o que impediu a formação de feições brilhantes como raios de crateras. No entanto, a presença da característica brilhante dentro de Wunda parece contradizer esta hipótese.

Origem e evolução

Um corpo esférico azulado com sua superfície coberta por crateras e polígonos.  A parte inferior direita é lisa.
Imagem em cores falsas de Umbriel mostrando polígonos

Acredita-se que Umbriel tenha se formado a partir de um disco de acreção ou subnebulosa; um disco de gás e poeira que existiu ao redor de Urano por algum tempo após sua formação ou foi criado pelo impacto gigante que provavelmente deu a Urano sua grande obliqüidade . A composição precisa da subnebulosa não é conhecida; no entanto, a maior densidade de luas de Urano em comparação com as luas de Saturno indica que pode ter sido relativamente pobre em água. Quantidades significativas de nitrogênio e carbono podem estar presentes na forma de monóxido de carbono (CO) e nitrogênio molecular (N 2 ) em vez de amônia e metano. As luas que se formaram em tal subnebulosa conteriam menos gelo de água (com CO e N 2 presos como clatrato) e mais rocha, explicando a maior densidade.

O acréscimo de Umbriel provavelmente durou vários milhares de anos. Os impactos que acompanharam a acreção causaram o aquecimento da camada externa da lua. A temperatura máxima de cerca de 180 K foi atingida na profundidade de cerca de 3 km. Após o fim da formação, a camada subsuperficial esfriou, enquanto o interior de Umbriel aqueceu devido ao decaimento de elementos radioativos presentes em suas rochas. A camada de resfriamento próxima à superfície se contraiu, enquanto o interior se expandiu. Isso causou fortes tensões extensionais na crosta da lua, o que pode ter levado a rachaduras. Esse processo provavelmente durou cerca de 200 milhões de anos, o que implica que qualquer atividade endógena cessou bilhões de anos atrás.

O aquecimento inicial acrescido junto com o decaimento contínuo de elementos radioativos pode ter levado ao derretimento do gelo se um anticongelante como a amônia (na forma de hidrato de amônia ) ou algum sal estivesse presente. O derretimento pode ter levado à separação do gelo das rochas e à formação de um núcleo rochoso cercado por um manto gelado. Uma camada de água líquida (oceano) rica em amônia dissolvida pode ter se formado no limite núcleo-manto. A temperatura eutética dessa mistura é de 176 K. O oceano, no entanto, provavelmente já congelou há muito tempo. Entre as luas de Urano, Umbriel foi menos submetida a processos de recapeamento endógeno, embora possa, como outras luas de Urano, ter experimentado um evento de recapeamento muito precoce.

Exploração

A nave espacial Voyager 2

Até agora, as únicas imagens de close-up de Umbriel foram da sonda Voyager 2 , que fotografou a lua durante sua passagem por Urano em janeiro de 1986. Como a distância mais próxima entre a Voyager 2 e Umbriel foi de 325.000 km (202.000 mi), a melhor as imagens desta lua têm uma resolução espacial de cerca de 5,2 km. As imagens cobrem cerca de 40% da superfície, mas apenas 20% foram fotografados com a qualidade necessária para o mapeamento geológico . No momento do sobrevoo, o hemisfério sul de Umbriel (como os das outras luas) estava apontado para o Sol, de modo que o hemisfério norte (escuro) não podia ser estudado. Nenhuma outra espaçonave jamais visitou Urano ou suas luas.

Veja também

Notas

Referências

links externos