Neptunuksen kuut

Sabine Stanley, Ph.D., Johns Hopkinsin yliopisto

Viikkojen kuluessa Neptunuksen löytämisestä löydettiin yksi kuu vuonna 1846. Vaikka Uranus ja Neptune ovat melko samanlaisia koostumuksen ja rakenteen suhteen niiden kuujärjestelmät ovat hyvin erilaisia. Neptunuksella tiedetään nyt olevan vähintään 14 kuuta, mutta vain yksi niistä, Triton, on riittävän suuri pallomaiseksi. Vertaa sitä neljään pyöreään kuuhun Jupiterissa, seitsemään Saturnuksessa ja viiteen Uranuksessa.

Lisätietoja elohopeasta, äärimmäisestä pienestä planeetasta.

Tritonin koko

Koon mukaan Triton on seitsemänneksi suurin kuu aurinkokunnassa. järjestelmään. Se on lähellä kaksinkertaista halkaisijaa Titaniasta (Uranuksen suurin kuu), mutta pienempi kuin maapallon kuu; ja sen halkaisija on noin 10% pienempi kuin Europa, pienin Jupiterin neljästä pyöreästä kuusta. Triton on vain noin puolet Jupiterin Ganymeden tai Saturnuksen Titanin halkaisijasta. Triton on kuitenkin noin 10% tiheämpi kuin Saturnuksen kuu Titan, mikä viittaa suurempaan kalliofraktioon Tritonissa ja pienempään jääosaan – ehkä kallioon ja jäähän.

Lisätietoja Venuksesta, peitetystä kasvihuone planeetasta.

Triton, epäsäännöllinen satelliitti

Jää on, miksi sekä Titan että Triton ovat paljon vähemmän tiheitä kuin Maan kuu. Mikä tekee Tritonista todella ainutlaatuisen verrattuna kaikkiin muihin aurinkokunnan suuriin pyöreisiin kuuhun, on se, että se on epäsäännöllinen satelliitti. Se tarkoittaa, että se ei muodostunut Neptunusta ympäröivästä kerääntymälevystä. Sen sijaan Neptunuksen painovoima vangitsi Tritonin jossakin vaiheessa menneisyydessä. Tunnemme Tritonin siepatun kuun, koska sen kiertorata on taaksepäin.

Triton kiertää Neptunusta vastakkaiseen suuntaan kuin Neptune pyöri. Tämä on keskeinen merkki siitä, että Triton ei muodostunut Neptunuksen ympärillä olevasta kertymälevystä. Tritonin kiertorata on myös noin 23 ° kalteva Neptunuksen päiväntasaajan suhteen – toinen merkki siitä, että Triton on siepattu esine.

Mistä Triton tuli?

Joten mistä Triton tuli? Todennäköisesti se tuli Kuiperin vyöstä. Tämä on aurinkokunnan alue aivan Neptunuksen kiertoradan ulkopuolella, jossa asuu monia muita tunnettuja jäisiä kappaleita, jotka ovat kooltaan samanlaisia kuin Triton. Kuiperin Kuiperin vyö on Pluto. Joillakin Kuiperin hihnakohteilla, mukaan lukien Pluto, tiedetään olevan elliptiset kiertoradat, jotka ylittävät Neptunuksen kiertoradan. Siksi ei ole liian yllättävää, että jollakin näistä esineistä on voinut olla aiemmin ollut kohtaamisia Neptunuksen kanssa ja Neptunuksen painovoima otti hänet kiinni.

Lisätietoja maa-kuu-järjestelmän tutkimisesta.

Tritonin sieppaamisen vaikutus Neptunukseen

Tritonin sieppaaminen olisi nyt tuonut mukanaan sekä Tritonille että Neptune-järjestelmälle. Ei ehkä ole sattumaa, että Neptunuksella ei ole pallomaisia säännöllisiä kuita.

Kuvittele, jos Neptunuksella oli alun perin säännöllisten kuiden järjestelmä, joka oli muodostunut kasvatuslevystä. Sitten Triton tulee tynnyriin, ja Tritonin ja näiden kuiden välinen gravitaatiovaikutus olisi todennäköisesti häirinnyt heidän kiertoratojaan: ehkä antanut heille suuria epäkeskisyyksiä tai taipumuksia, aiheuttaen niiden törmäämisen Neptunukseen tai pakenemisen Neptunuksen järjestelmästä kokonaan.

Nereid, pieni Neptunuksen kuu saattaa olla osoitus tästä. Faraway Nereidillä on äärimmäisen eksentrinen kiertorata, joka voi johtua gravitaatiovaikutuksista Tritonin sieppauksen aikana.

Tämä on transkriptio videosarjasta A Field Guide to planeetat. Katso se nyt The Great Courses Plus -sivulla.

Tritonin vangitseva vaikutus

Ja miten meni vapaasti lentävästä Kuiperin vyöobjekti siepattuun kuuhun vaikuttaa Tritoniin? Sieppauksensa jälkeen Neptunuksen vuorovesi on toiminut tuomaan Tritonin kierto spin-kiertoradan resonanssiin. Triton pitää nyt yhtä kasvot Neptunusta kohti aina, kuten Kuumme tekee maapallon kanssa, ja kulkee hyvin pyöreällä kiertoradalla.

Triton kiertää hyvin lähellä Neptunusta – noin 10% lähempänä kuin Kuu kiertää maapalloa. Ja koska Neptunuksen halkaisija on noin neljä kertaa suurempi kuin Maan – kun otetaan huomioon, että Triton on halkaisijaltaan noin 20% pienempi kuin Maan kuu, tämä tarkoittaa, että Triton näyttää taivaalla Neptunuksen pinnalta melkein saman kokoisen kuin Maan kuu tekee meille. On hyvin epätavallista, että epäsäännöllinen kuu kiertää niin lähellä planeetan isäntää.

Ennusteet Tritonin kiertoradalle

Tritoniin tällä Neptunuksen lähellä vaikuttavilla vuorovesivoimilla on kaksi tärkeää vaikutusta. kuu. Ensinnäkin vuorovesi vaikuttaa Tritonin kiertoradalle.Triton kiertyy hitaasti sisäänpäin kohti Neptunusta. Ennusteiden mukaan se saavuttaa Neptunuksen Rochen rajan noin 3,5 miljardin vuoden kuluttua. Siinä vaiheessa Triton alkaa erota Neptunuksen ylivoimaisista vuorovesivoimista.

Joten muutaman miljardin vuoden kuluttua, jos ajattelit siirtyä Tritoniin noin ajankohtana, jolloin aurinkomme muuttuu punaiseksi jättiläistähdeksi eikä maapallomme ole enää asutettavissa, älä ihmettele, jos löydät uusi rengasjärjestelmä Neptunuksen ympärillä kuun sijasta.

Tritonin pinta

Vuorovesivoimat eivät vain vedä Tritonia sisäänpäin. Nämä vuorovesi-vuorovaikutukset myös venyttävät ja taipuvat Tritonin sisätiloissa aiheuttaen kuumenemista. Tämä lämmitys on johtanut geologiseen aktiivisuuteen Tritonin pinnalla. Parhaimmat näkemyksemme Tritonista tulivat Voyager 2 -lentopaikalta. Lähin lähestymistapa oli 40 000 kilometrin päässä kuusta, ja Voyager pystyi kuvaamaan 40% Tritonin pinnasta.

Muut 60% on pysynyt mysteerinä. Mutta tämä 40% paljastaa maailman, joka on geologisesti rikas ja vaihteleva. Yli puolet pinnasta on peitetty jäätyneellä typellä. Loput on yhdistelmä vesijäätä ja jäädytettyä hiilidioksidia – se on kuivajää.

Vaaleanpunainen sävy tai Thritins of Triton

Pinnalla on vaaleanpunainen sävy, koska pinnalla on orgaanisia yhdisteitä. Nämä voivat olla koliineja, kuten näimme Saturnuksen Titan-kuulla. Ne voivat johtua siitä, että metaani hajoaa auringonvalosta ja sen komponentit kootaan sitten suuremmiksi orgaanisiksi molekyyleiksi.

Kraatterit ja muut geologiset muutokset Tritonin pinnalla

Pinta on peitetty merkkeillä geologista muutosta, mutta Tritonissa ei ole paljon kraattereita. Kraatterilaskenta osoittaa, että Tritonin pinta on hyvin nuori, ja vanhimmat alueet ovat noin 50 miljoonaa vuotta vanhoja. Nuorimpien alueiden arvioidaan olevan noin kuusi miljoonaa vuotta vanhoja. Silti Triton näyttää harjanteita, kouruja, kallioita ja tulivuoren tasangoja, joita näemme muissa maailmoissa.

Cantaloupe, kuten muodot Tritonin läntisellä pallonpuoliskolla

Mutta on myös maastoa, jota ei näy missään muualla aurinkokunnassa. Läntisen pallonpuoliskon kuvatussa osassa Triton näyttää kantaalalta! Pinnan peittää epäsäännöllinen kaivojen tai syvennysten kuvio, noin 30 kilometrin poikki, ja useita satoja metrejä korkea harjanne. Joissakin paikoissa harjanteet muistuttavat Jupiterin kuun Europa pintaa ja osoittavat jääkuoren tektonisen liikkeen.

Emme tiedä, miten kantaloupen maasto muodostui. Yksi hypoteesi on, että harjanteet ja kuopat muodostuvat sinne, missä lämpimämmän kiinteän jääpalot työntyivät ylöspäin pintaa vasten aiheuttaen kuoppia ympäröivät kohotetut alueet.

Tritonin eteläisen napa-alueen eri maasto

Tritonin eteläisen napa-alueen maasto on hyvin erilainen. Täällä näemme jäätyneen typpijääpeitteen peittämän geysirit. Nämä geysirit suihkuttavat typpikaasua Tritonin ilmakehään. Voyager 2 tarttui jopa käynnissä oleviin purkauksiin, joiden juoksuputket olivat kahdeksan kilometriä korkeat! Nämä typpipurskeet asettavat Tritonin tiettyyn aurinkokuntamaailman ryhmään, jossa olemme havainneet aktiivisia purkauksia. Muut ovat Jupiterin kuut Io, joka purkaa rikkipitoista magmaa; ja Europa, joka purkaa vesijäätä; ja Saturnuksen kuu Enceladus, joka purkaa vesijäätä; ja tietysti maapallon, joka purkautuu magmaksi.

Todisteet tuulista ja pilvistä Tritonissa

Voyager 2 näki myös typpipilviä noin kilometrin päässä Tritonin pinnasta. Meillä on myös todisteita Tritonin tuulista. Emme voi mitata tuulia suoraan, mutta tuulet puhaltavat Tritonin geysirien typpikaasuputket.

Höyhenet keräävät pölyä ja orgaanisia hiukkasia ilmakehästä, sitten tuuli puhaltaa ne ja putoaa lopulta pintaan. Voimme nähdä tuulen puhaltaman pölyn polkuja noin 150 kilometriä pitkin geysiristä. Ja polut ovat kaikki geysirien samalla puolella, mikä tarkoittaa, että voimme jopa mitata tuulen suunnan Tritonissa.

Tritonin vuodenajat

Triton kokee myös Neptunuksen erittäin pitkät vuodenaikaa, joista kumpikin on noin 40 maavuotta pitkä. Koska Tritonilla on kalteva kiertorata Neptunuksen ympärillä, geometria toimii niin, että Neptunuksen vuoden osina Tritonin napa osoittaa kohti aurinkoa. Tämä pitää yhden pallonpuoliskon jatkuvassa päivänvalossa ja toisen jatkuvassa yössä. Tämä on samanlainen kuin Uranuksen ja joidenkin sen kuiden skenaario, mutta se jatkuu vielä pidempään.

Tritonin kausivaihtelujen havainnot

Olemme jo havainneet vihjeitä kausivaihteluista Tritonissa. Ensinnäkin kuu näyttää olevan vaaleampi tai vähemmän punainen. Tämä voi johtua siitä, että uudet jäätyneet typpikerrokset putoavat ja peittävät koliinit pinnalla.On myös vihjeitä siitä, että ilmakehä on paksumpi, johtuen mahdollisesti pinnan lämpenemisestä, joka aiheuttaa enemmän typen haihtumista.

Muut Neptunuksen kuut

Triton ja Nereid olivat ainoat kuut, joiden tiedettiin kiertäneen Neptunusta, kunnes Voyager 2 vieraili planeetalla. Voyager löysi vielä kuusi pientä kuuta, sitten muita on löydetty maapohjaisten teleskooppien avulla. Neptunuksen neljän sisimmän kuun kiertoradalla Neptunuksen renkaiden sisällä voi olla joitain paimenvaikutuksia pitämällä jotkut renkaat melko kapeina, samanlainen kuin mitä nähdään joissakin Saturnuksen ja Uranuksen renkaissa.

Neptunuksen renkaat

Neptunuksen renkaat ovat melko tummia, samanlaisia kuin Uranuksen renkaat. Mutta Neptunuksen renkaat muodostavat hiukkaset ovat mikrometrin kokoista pölyä kuin koripalloa talon kokoisiksi renkaan hiukkasia Uraanissa. Tämä tekee Neptunuksen renkaista samanlaisia kuin Jupiterissa. Uranuksen renkaiden vahingossa löytäminen okkultointitutkimuksista vuonna 1977 motivoi tutkijoita käyttämään samanlaista menetelmää yrittäessään löytää renkaita Neptunuksen ympäriltä.

Mutta renkaiden havaitseminen Neptunuksessa osoittautui haastavammille tutkimuksille haastavammaksi. Lopulta Voyager 2: n flyby vuonna 1989 löysi lopullisesti viisi rengasta Neptunuksen ympäriltä. Kolme rengasta on kapeita ja kaksi muuta on paljon leveämpi.

Yleisiä kysymyksiä Neptunuksen kuista