Die Monde des Neptun

Von Sabine Stanley, Ph.D., Johns Hopkins University

Innerhalb von Wochen nach der Entdeckung von Neptun wurde 1846 ein einzelner Mond gefunden. Obwohl Uranus und Neptun in ziemlich ähnlich sind In Bezug auf Zusammensetzung und Struktur sind ihre Mondsysteme sehr unterschiedlich. Es ist jetzt bekannt, dass Neptun mindestens 14 Monde hat, aber nur einer dieser Monde, Triton, ist groß genug, um kugelförmig zu sein. Vergleichen Sie das mit vier runden Monden bei Jupiter, sieben bei Saturn und fünf bei Uranus.

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Die Größe von Triton

In Bezug auf die Größe ist Triton der siebtgrößte Mond im Sonnenlicht System. Es ist fast doppelt so groß wie Titania (der größte Mond des Uranus), aber kleiner als der Erdmond. und es ist ungefähr 10% kleiner im Durchmesser als Europa, der kleinste von Jupiters vier runden Monden. Triton ist nur etwa halb so groß wie Jupiters Ganymed oder Saturns Titan. Triton ist jedoch etwa 10% dichter als der Saturnmond Titan, was auf eine größere Gesteinsfraktion in Triton und eine kleinere Eisfraktion – möglicherweise Gestein und Eis – hindeutet.

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Triton, ein unregelmäßiger Satellit

Das Eis ist der Grund, warum sowohl Titan als auch Triton viel weniger dicht sind als der Erdmond. Was Triton im Vergleich zu allen anderen großen runden Monden im Sonnensystem wirklich außergewöhnlich macht, ist, dass es sich um einen unregelmäßigen Satelliten handelt. Das heißt, es hat sich nicht aus einer Akkretionsscheibe gebildet, die Neptun umgibt. Stattdessen wurde Triton irgendwann in der Vergangenheit von Neptuns Schwerkraft erfasst. Wir wissen, dass Triton ein gefangener Mond ist, weil seine Umlaufbahn rückläufig ist.

Triton umkreist Neptun in die entgegengesetzte Richtung, in die sich Neptun dreht. Dies ist ein Schlüsselzeichen dafür, dass sich Triton nicht aus einer Akkretionsscheibe um Neptun gebildet hat. Die Umlaufbahn von Triton ist in Bezug auf Neptuns Äquator ebenfalls um etwa 23 ° geneigt – ein weiteres Zeichen dafür, dass Triton ein gefangenes Objekt ist.

Woher kam Triton?

Woher kam Triton? Höchstwahrscheinlich kam es vom Kuipergürtel. Dies ist die Region des Sonnensystems direkt hinter Neptuns Umlaufbahn, in der sich viele andere bekannte Eiskörper befinden, deren Größe Triton ähnelt. Der berühmteste Bewohner des Kuipergürtels ist Pluto. Es ist bekannt, dass einige Kuipergürtelobjekte, einschließlich Pluto, elliptische Bahnen haben, die die Umlaufbahn von Neptun kreuzen. Es ist daher nicht verwunderlich, dass eines dieser Objekte in der Vergangenheit auf Neptun gestoßen ist und von Neptuns Schwerkraft erfasst wurde.

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Der Einfluss der Erfassung von Triton auf Neptun

Nun hätte die Erfassung von Triton sowohl für Triton als auch für das Neptun-System seinen Tribut gefordert. Es ist vielleicht kein Zufall, dass Neptun keine kugelförmigen regulären Monde hat.

Stellen Sie sich vor, Neptun hätte ursprünglich ein System von regulären Monden, die sich aus einer Akkretionsscheibe gebildet hatten. Dann kommt Triton herein und die Gravitationswechselwirkungen zwischen Triton und diesen Monden hätten wahrscheinlich ihre Umlaufbahnen gestört: Vielleicht hätten sie große Exzentrizitäten oder Neigungen, was dazu führte, dass sie gegen Neptun stürzten oder dem Neptunsystem insgesamt entkamen.

Nereid, ein kleiner Mond von Neptun, könnte ein Beweis dafür sein. Faraway Nereid hat eine extrem exzentrische Umlaufbahn, die möglicherweise auf Gravitationswechselwirkungen während der Erfassung von Triton zurückzuführen ist.

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Der Einfluss der Erfassung auf Triton

Und wie lief es von einem Freiflug ab? Kuipergürtel Objekt zu einem gefangenen Mond beeinflussen Triton? Seit seiner Erfassung haben die Gezeitenkräfte von Neptun die Rotation von Triton in eine Spin-Orbit-Resonanz gebracht. Triton hat jetzt immer ein Gesicht in Richtung Neptun, genau wie unser Mond es mit der Erde tut, und bewegt sich in einer sehr kreisförmigen Umlaufbahn.

Triton umkreist Neptun sehr nahe – etwa 10% näher als unser Mond die Erde umkreist. Und da Neptun einen ungefähr viermal größeren Durchmesser als die Erde hat – wenn man bedenkt, dass Triton einen um etwa 20% kleineren Durchmesser als der Erdmond hat -, bedeutet dies, dass Triton von Neptuns Oberfläche aus fast so groß am Himmel erscheint wie der Erdmond für uns. Es ist sehr ungewöhnlich, dass ein unregelmäßiger Mond so nahe an seinem Planetenwirt umkreist.

Vorhersagen für die Umlaufbahn von Triton

Die Gezeitenkräfte, die so nahe bei Neptun auf Triton wirken, haben zwei wichtige Auswirkungen auf die Mond. Erstens verändern die Gezeitenkräfte die Umlaufbahn von Triton.Triton dreht sich langsam nach innen in Richtung Neptun. Prognosen zufolge wird es in etwa 3,5 Milliarden Jahren die Roche-Grenze von Neptun erreichen. An diesem Punkt wird Triton beginnen, sich von Neptuns überwältigenden Gezeitenkräften zu lösen.

Wenn Sie also in ein paar Milliarden Jahren daran gedacht haben, nach Triton zu ziehen, wenn sich unsere Sonne in einen roten Riesenstern verwandelt und unsere Erde nicht mehr bewohnbar ist, wundern Sie sich nicht, wenn Sie einen finden neues Ringsystem um Neptun statt um einen Mond.

Die Oberfläche von Triton

Gezeitenkräfte ziehen Triton nicht nur nach innen. Diese Gezeitenwechselwirkungen dehnen und beugen auch das Innere von Triton und verursachen Erwärmung. Diese Erwärmung hat zu geologischer Aktivität auf der Oberfläche von Triton geführt. Unsere besten Aussichten auf Triton hatten wir beim Vorbeiflug an der Voyager 2. Die nächste Annäherung erfolgte 40.000 Kilometer vom Mond entfernt, und die Voyager konnte 40% der Oberfläche von Triton abbilden.

Die anderen 60% sind ein Rätsel geblieben. Aber diese 40% zeigen eine Welt, die geologisch reich und vielfältig ist. Über die Hälfte der Oberfläche ist mit gefrorenem Stickstoff bedeckt. Der Rest ist eine Kombination aus Wassereis und gefrorenem Kohlendioxid – das ist Trockeneis.

Rosafarbener Farbton oder Tholine von Triton

Die Oberfläche hat dank des Vorhandenseins organischer Verbindungen auf der Oberfläche einen rosafarbenen Farbton. Dies können Tholine sein, wie wir sie auf dem Saturnmond Titan gesehen haben. Sie können verursacht werden, wenn Methan durch Sonnenlicht auseinandergebrochen wird und seine Bestandteile dann wieder zu größeren organischen Molekülen zusammengesetzt werden.

Krater und andere geologische Veränderungen auf der Triton-Oberfläche

Die Oberfläche ist mit Zeichen bedeckt von geologischen Veränderungen, aber es gibt nicht viele Krater auf Triton. Die Kraterzählung zeigt, dass die Oberfläche von Triton sehr jung ist und die ältesten Regionen etwa 50 Millionen Jahre alt sind. Die jüngsten Regionen sind schätzungsweise sechs Millionen Jahre alt. Dennoch zeigt Triton Grate, Tröge, Klippen und vulkanische Ebenen, die wir auf anderen Welten sehen.

Cantaloupe-ähnliche Formen in der westlichen Hemisphäre von Triton

Es gibt aber auch ein Terrain, das sonst nirgendwo im Sonnensystem zu sehen ist. In dem Teil der westlichen Hemisphäre, der abgebildet wurde, sieht Triton aus wie eine Melone! Ein unregelmäßiges Muster von Gruben oder Vertiefungen mit einem Durchmesser von etwa 30 Kilometern und mehreren hundert Metern hohen Graten bedeckt hier die Oberfläche. An einigen Stellen erinnern die Grate an die Oberfläche von Jupiters Mond Europa und zeigen die tektonische Bewegung der Eisschale an.

Wir wissen nicht, wie sich das Kantalupengelände gebildet hat. Eine Hypothese ist, dass sich die Grate und Gruben dort bilden, wo wärmere feste Eiswolken gegen die Oberfläche drücken und die erhöhten Bereiche um die Gruben herum verursachen.

Das unterschiedliche Terrain der Südpolregion von Triton

Die südliche Polarregion von Triton zeigt ein ganz anderes Terrain. Hier sehen wir eine gefrorene Stickstoff-Eiskappe, die mit Geysiren bedeckt ist. Diese Geysire speien Stickstoffgas in die Atmosphäre von Triton. Voyager 2 hat sogar Eruptionen mit einer Höhe von acht Kilometern gefangen! Diese Stickstoffausbrüche versetzen Triton in eine ausgewählte Gruppe von Welten des Sonnensystems, in denen wir aktive Ausbrüche beobachtet haben. Die anderen sind Jupiters Monde Io, die schwefelreiches Magma ausbrechen; und Europa, das Wassereis ausbricht; und Saturnmond Enceladus, der Wassereis ausbricht; und natürlich die Erde, die Magma ausbricht.

Hinweise auf Winde und Wolken auf Triton

Voyager 2 sah auch Stickstoffwolkenflecken etwa einen Kilometer über Tritons Oberfläche. Wir haben auch Hinweise auf Winde auf Triton. Wir können die Winde nicht direkt messen, aber die Stickstoffgasfahnen der Geysire auf Triton werden von den Winden geblasen.

Die Federn sammeln Staub und organische Partikel aus der Atmosphäre, werden dann vom Wind geblasen und fallen schließlich an die Oberfläche. Von den Geysiren aus können wir Spuren dieses vom Wind verwehten Staubes sehen, der etwa 150 Kilometer lang ist. Und die Trails befinden sich alle auf derselben Seite der Geysire, sodass wir sogar die Windrichtung auf Triton messen können.

Die Jahreszeiten von Triton

Triton erlebt auch Neptuns sehr lange Jahreszeiten, die jeweils etwa 40 Erdjahre lang sind. Da Triton eine geneigte Umlaufbahn um Neptun hat, funktioniert die Geometrie so, dass während Teilen des Jahres von Neptun der Pol von Triton in Richtung Sonne zeigt. Dies hält eine Hemisphäre bei konstantem Tageslicht und die andere bei konstanter Nacht. Dies ähnelt dem Szenario von Uranus und einigen seiner Monde, dauert aber noch länger.

Beobachtungen saisonaler Veränderungen bei Triton

Wir haben bereits Hinweise auf saisonale Veränderungen bei Triton beobachtet. Erstens scheint der Mond blasser oder weniger rot zu werden. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass neue gefrorene Stickstoffschichten fallen und die Tholine auf der Oberfläche bedecken.Es gibt auch Hinweise darauf, dass die Atmosphäre dicker wird, möglicherweise aufgrund der Erwärmung der Oberfläche, die zur Verdunstung von mehr Stickstoff führt.

Die anderen Monde des Neptun

Triton und Nereid waren die einzigen Monde, von denen bekannt war, dass sie Neptun umkreisen, bis Voyager 2 den Planeten besuchte. Die Voyager fand sechs weitere kleine Monde, andere wurden mit erdgestützten Teleskopen entdeckt. Die vier innersten Monde der Neptun-Umlaufbahn in Neptuns Ringen können einige Hirteneinflüsse darauf haben, einige der Ringe ziemlich schmal zu halten, ähnlich wie dies bei einigen Ringen von Saturn und Uranus der Fall ist.

Die Ringe des Neptun

Die Ringe des Neptun sind ziemlich dunkel, ähnlich wie die Ringe des Uranus. Aber die Partikel, aus denen Neptuns Ringe bestehen, sind eher mikrometergroßer Staub als Basketball- und hausgroße Ringpartikel bei Uranus. Dies macht Neptuns Ringe denen bei Jupiter ähnlicher. Die zufällige Entdeckung von Uranus-Ringen aus Okkultationsstudien im Jahr 1977 motivierte Wissenschaftler, mit einer ähnlichen Methode zu versuchen, Ringe um Neptun zu finden.

Der Nachweis von Ringen bei Neptun erwies sich jedoch für die Okkultationsstudien als schwieriger. Schließlich fand der Vorbeiflug von Voyager 2 im Jahr 1989 endgültig fünf Ringe um Neptun. Drei der Ringe sind schmal und die anderen beiden sind viel breiter.

Häufige Fragen zu den Monden des Neptun