Měsíce Neptunu

Autor: Sabine Stanley, Ph.D., Univerzita Johna Hopkinse

Během několika týdnů od objevení Neptunu byl v roce 1846 nalezen jeden měsíc. Přestože Uran a Neptun jsou v pokud jde o složení a strukturu, jejich systémy měsíců jsou velmi odlišné. Nyní je známo, že Neptun má nejméně 14 měsíců, ale pouze jeden z těchto měsíců, Triton, je dostatečně velký, aby byl sférický. Porovnejte to se čtyřmi kulatými měsíci na Jupiteru, sedmi na Saturnu a pěti na Uranu.

Další informace o Merkuru, extrémně malé planetě.

Velikost Tritonu

Pokud jde o velikost, Triton je sedmým největším měsícem v sluneční Systém. Je to téměř dvojnásobek průměru Titánie (největší měsíc Uranu), ale menší než Měsíc Země; a má průměr asi o 10% menší než Evropa, nejmenší ze čtyř kulatých měsíců Jupitera. Triton má jen asi polovinu průměru Jupiterova Ganymeda nebo Saturnova Titanu. Triton je však asi o 10% hustší než Saturnův měsíc Titan, což naznačuje větší skalní zlomek v Tritonu a menší ledový zlomek – možná kámen a led.

Další informace o Venuši, zahalené skleníkové planetě.

Triton, nepravidelný satelit

Led je důvodem, proč jsou Titan i Triton mnohem méně husté než Měsíc Země. To, co dělá Triton skutečně výjimečným ve srovnání se všemi ostatními velkými kulatými měsíci ve sluneční soustavě, je to, že jde o nepravidelný satelit. To znamená, že se netvořilo z akrečního disku obklopujícího Neptun. Místo toho byl Triton někdy v minulosti zajat Neptunovou gravitací. Víme, že Triton je zajatý měsíc, protože jeho oběžná dráha je retrográdní.

Triton obíhá Neptun opačným směrem, než se Neptun točí. To je klíčové znamení, že Triton nevznikl z akrečního disku kolem Neptunu. Tritonova oběžná dráha je také skloněna asi o 23 ° vzhledem k Neptunovu rovníku – další známka toho, že Triton je zachyceným objektem.

Odkud Triton pochází?

Odkud tedy pochází Triton? Pravděpodobně to pocházelo z Kuiperova pásu. Toto je oblast sluneční soustavy těsně za oběžnou dráhou Neptuna, která je domovem mnoha dalších známých ledových těles podobných velikosti jako Triton. Nejslavnějším obyvatelem Kuiperova pásu je Pluto. O některých objektech Kuiperova pásu, včetně Pluta, je známo, že mají eliptické dráhy, které protínají oběžnou dráhu Neptunu. Není proto příliš překvapující, že jeden z těchto objektů mohl v minulosti narazit na Neptun a byl zachycen Neptunovou gravitací.

Další informace o zkoumání systému Země – Měsíc.

Dopad zachycení Tritonu na Neptun

Nyní by zajetí Tritonu mělo svou daň na systému Triton i Neptun. Možná to není náhoda, že Neptun nemá žádné pravidelné sférické měsíce.

Představte si, že měl Neptun původně systém pravidelných měsíců, který se vytvořil z akrečního disku. Pak přijde Triton a gravitační interakce mezi Tritonem a těmito měsíci by pravděpodobně narušila jejich oběžné dráhy: možná by jim dala velké výstřednosti nebo sklony, což by způsobilo, že narazili do Neptunu nebo úplně unikli systému Neptun.

Nereid, malý měsíc Neptunu může být toho důkazem. Faraway Nereid má extrémně excentrickou oběžnou dráhu, která může být výsledkem gravitačních interakcí během Tritonova zajetí.

Toto je přepis ze série videí Polní průvodce po planety. Podívejte se na to nyní, na The Great Courses Plus.

Zachycovací dopad na Triton

A jak to šlo od volného létání Objekt Kuiperova pásu k zachycenému měsíci ovlivňuje Tritona? Od jeho zachycení Neptunovy slapové síly působily tak, že přivedly Tritonovu rotaci na rezonanci na oběžné dráze. Triton si nyní neustále udržuje jednu tvář směrem k Neptunu, stejně jako náš Měsíc se Zemí, a cestuje po velmi kruhové oběžné dráze.

Triton obíhá velmi blízko Neptunu – asi o 10% blíže než náš Měsíc obíhá kolem Země. A protože Neptun má průměr asi čtyřikrát větší než Země – vzhledem k tomu, že Triton má průměr asi o 20% menší než Měsíc Země -, znamená to, že Triton se na obloze z povrchu Neptunu jeví téměř stejně velký jako my na Zemi. Je velmi neobvyklé, že nepravidelný měsíc obíhá tak blízko svého hostitele planety.

Předpovědi pro Tritonovu oběžnou dráhu

Přílivové síly působící na Triton tak blízko Neptunu mají dva důležité účinky na měsíc. Za prvé, slapové síly mění Tritonovu dráhu.Triton se pomalu točí dovnitř směrem k Neptunu. Předpovědi naznačují, že dosáhne limitu Neptunova Roche asi za 3,5 miliardy let. V tom okamžiku se Triton začne rozpadat od ohromných přílivových sil Neptuna.

Takže za pár miliard let, pokud jste přemýšleli o přesunu na Triton v době, kdy se naše Slunce změní na červenou obří hvězdu a naše Země již nebude obyvatelná, nebuďte překvapeni, když najdete nový prstencový systém kolem Neptunu spíše než měsíce.

Povrch Tritonu

Přílivové síly nejenže táhnou Triton dovnitř. Tyto přílivové interakce také napínají a ohýbají Tritonův interiér, což způsobuje zahřívání. Toto zahřívání vedlo k geologické aktivitě na povrchu Tritonu. Naše nejlepší pohledy na Triton pocházely z průletu Voyager 2. Nejbližší přiblížení bylo 40 000 kilometrů od Měsíce a Voyager dokázal zobrazit 40% Tritonova povrchu.

Dalších 60% zůstalo záhadou. Ale těchto 40% odhaluje svět, který je geologicky bohatý a rozmanitý. Více než polovina povrchu je pokryta zmrzlým dusíkem. Zbytek tvoří kombinace vodního ledu a zmrzlého oxidu uhličitého – to je suchý led.

Růžový odstín nebo Tholins of Triton

Povrch má narůžovělý odstín díky přítomnosti organických sloučenin na povrchu. Mohou to být tholiny, jaké jsme viděli na Saturnově měsíci Titanu. Mohou být způsobeny rozbitím metanu slunečním zářením a jeho komponenty jsou poté znovu sestaveny do větších organických molekul.

Krátery a další geologické změny na povrchu Tritonu

Povrch je pokrytý značkami geologických změn, ale na Tritonu není mnoho kráterů. Počítání kráterů naznačuje, že Tritonův povrch je velmi mladý a jeho nejstarší oblasti jsou staré asi 50 milionů let. Odhaduje se, že nejmladší regiony jsou staré asi šest milionů let. Přesto Triton zobrazuje hřebeny, žlaby, útesy a vulkanické pláně, které vidíme na jiných světech.

Kantalup jako tvary na západní polokouli Tritonu

Existuje však také terén, který nikde jinde ve sluneční soustavě nevidíme. V části západní polokoule, která byla zobrazena, vypadá Triton jako meloun! Povrch zde pokrývá nepravidelný vzorec jam nebo prohlubní, široký asi 30 kilometrů a hřebeny vysoké několik stovek metrů. Na některých místech hřebeny připomínají povrch Jupiterova měsíce Europa a naznačují tektonický pohyb ledové skořápky.

Nevíme, jak se vytvořil melounový terén. Jedna hypotéza spočívá v tom, že se vytvářejí hřebeny a jámy, kde se oblaky teplejšího pevného ledu tlačí proti povrchu a způsobují vyvýšené oblasti obklopující jámy.

Odlišný terén jižní polární oblasti Triton

Jižní polární oblast Triton vykazuje velmi odlišný terén. Zde vidíme zmrzlou dusíkovou ledovou čepičku pokrytou gejzíry. Tyto gejzíry chrlí plynný dusík do Tritonovy atmosféry. Voyager 2 dokonce zachytil probíhající erupce a chocholy dosáhly výšky osm kilometrů! Tyto erupce dusíku staví Triton do vybrané skupiny světů sluneční soustavy, kde jsme pozorovali aktivní erupce. Ostatní jsou Jupiterovy měsíce Io, které vybuchují magma bohaté na síru; a Europa, která propouští vodní led; a Saturnův měsíc Enceladus, který propouští vodní led; a samozřejmě Země, která vybuchuje magma.

Důkazy větru a mraků na Tritonu

Voyager 2 také viděl skvrny dusíkových mraků asi kilometr nad Tritonovým povrchem. Máme také důkazy o větru na Tritonu. Větry nemůžeme měřit přímo, ale oblaky plynu dusíku z gejzírů na Tritonu jsou foukané větry.

Chocholy shromažďují prach a organické částice z atmosféry, poté je fouká vítr a nakonec spadnou na povrch. Z gejzírů vidíme stopy tohoto větrem rozfoukaného prachu dlouhého asi 150 kilometrů. A všechny stezky jsou na stejné straně gejzírů, což znamená, že můžeme dokonce měřit směr větru na Tritonu.

The Seasons of Triton

Triton také prožívá velmi dlouhá roční období Neptunu, každé asi 40 pozemských let. Protože Triton má nakloněnou oběžnou dráhu kolem Neptunu, geometrie funguje tak, že během částí Neptunova roku směřuje Tritonův pól ke Slunci. To udržuje jednu hemisféru v konstantním denním světle a druhou v konstantní noci. To je podobné scénáři Uranu a některých jeho měsíců, ale pokračuje ještě déle.

Pozorování sezónních změn na Tritonu

Již jsme zaznamenali náznaky sezónních změn na Tritonu. Nejprve se zdá, že měsíc je bledší nebo méně červený. Může to být způsobeno tím, že nové zmrzlé dusíkové vrstvy padají a pokrývají tholiny na povrchu.Existují také náznaky, že atmosféra hustne, možná kvůli oteplování povrchu, které způsobuje odpařování více dusíku.

Ostatní měsíce Neptunu

Triton a Nereid byly jedinými měsíci, o nichž je známo, že obíhají kolem Neptunu, dokud Voyager 2 nenavštívil planetu. Voyager našel dalších šest malých měsíců, další byly objeveny pomocí pozemských dalekohledů. Čtyři nejvnitřnější měsíce oběžné dráhy Neptunu v prstencích Neptunu mohou mít některé pastevecké vlivy na udržování některých prstenců docela úzkých, podobně jako je tomu u některých prstenců Saturn a Uran.

Neptunovy prsteny

Neptunovy prsteny jsou docela tmavé, podobné prstenům Uranu. Částice tvořící Neptunovy prstence jsou ale spíše prach o velikosti mikrometrů než částice prstence o velikosti kruhu v domě na Uranu. Díky tomu jsou Neptunovy prsteny více podobné prstenům u Jupitera. Náhodný objev Uranových prstenů z okultních studií v roce 1977 motivoval vědce, aby se podobnou metodou pokusili najít prsteny kolem Neptunu.

Ale detekce prstenců na Neptunu se pro okultní studie ukázala být náročnější. Průlet Voyageru 2 v roce 1989 nakonec zjistil pět prstenců kolem Neptunu. Tři z prstenů jsou úzké a další dva jsou mnohem širší.

Časté otázky o Neptunových měsících