Månene til Neptun

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

Innen få uker etter oppdagelsen av Neptun ble det funnet en enkeltmåne i 1846. Selv om Uranus og Neptun er ganske like i når det gjelder sammensetning og struktur, er deres månesystemer veldig forskjellige. Det er nå kjent at Neptun har minst 14 måner, men bare en av disse månene, Triton, er stor nok til å være sfærisk. Sammenlign det med fire runde måner ved Jupiter, syv på Saturn og fem på Uranus.

Lær mer om Merkur, den ekstreme lille planeten.

Størrelsen på Triton

Når det gjelder størrelse, er Triton den syvende største månen i solen system. Det er nær to ganger diameteren til Titania (den største månen i Uranus), men mindre enn Jordens måne; og den er omtrent 10% mindre i diameter enn Europa, den minste av Jupiters fire runde måner. Triton er bare omtrent halvparten av diameteren til Jupiters Ganymedes eller Saturnus Titans. Triton er imidlertid omtrent 10% tettere enn Saturns måne Titan, noe som tyder på en større fjellfraksjon i Triton og en mindre isfraksjon – kanskje stein og is.

Lær mer om Venus, den tilslørte drivhusplaneten.

Triton, en uregelmessig satellitt

Isen er grunnen til at både Titan og Triton er mye mindre tette enn Jordens måne. Det som gjør Triton virkelig ekstraordinær sammenlignet med alle de andre store runde månene i solsystemet, er at det er en uregelmessig satellitt. Det betyr at den ikke ble dannet fra en akkretjonsdisk som omgir Neptune. I stedet ble Triton fanget av Neptuns tyngdekraft på et tidspunkt tidligere. Vi vet at Triton er en fanget måne fordi bane er retrograd.

Triton kretser rundt Neptun i motsatt retning som Neptun snurrer. Det er et nøkkeltegn på at Triton ikke ble dannet fra en akkretjonsdisk rundt Neptun. Tritons bane er også tilbøyelig med rundt 23 ° i forhold til Neptuns ekvator – et annet tegn på at Triton er et fanget objekt.

Hvor kom Triton fra?

Så, hvor kom Triton fra? Mest sannsynlig kom det fra Kuiper-beltet. Dette er regionen i solsystemet like utenfor Neptuns bane som er hjemmet til mange andre kjente isete kropper som har samme størrelse som Triton. Pluto er den mest kjente bosatt i Kuiperbeltet. Noen Kuiper-belteobjekter, inkludert Pluto, er kjent for å ha elliptiske baner som krysser banen til Neptun. Det er derfor ikke så overraskende at en av disse gjenstandene kan ha hatt et møte med Neptun tidligere og blitt fanget av Neptuns tyngdekraft.

Lær mer om å utforske jorden-månesystemet.

Virkningen av å fange Triton på Neptun

Nå, å fange Triton ville ha tatt sin toll på både Triton og Neptune-systemet. Det er kanskje ikke tilfeldig at Neptun ikke har noen sfæriske vanlige måner.

Tenk deg om Neptun opprinnelig hadde et system med vanlige måner som hadde dannet seg fra en akkretjonsdisk. Så kommer Triton løpende inn, og gravitasjonsinteraksjonen mellom Triton og disse månene vil sannsynligvis ha forstyrret banene deres: kanskje gi dem store eksentrisiteter eller tilbøyeligheter, noe som får dem til å krasje inn i Neptun eller unnslippe Neptun-systemet helt.

Nereid, en liten måne av Neptun kan være bevis på dette. Faraway Nereid har en ekstremt eksentrisk bane som kan være et resultat av gravitasjonsinteraksjoner under Tritons fangst.

Dette er en transkripsjon fra videoserien A Field Guide to planetene. Se det nå, på The Great Courses Plus.

Capturing Impact on Triton

Og hvordan gikk det med å gå fra et frittflygende Kuiperbelteobjekt mot en fanget måne påvirker Triton? Siden fangsten har Neptuns tidevannskrefter handlet for å bringe Tritons rotasjon til en spin-bane resonans. Triton holder nå et ansikt mot Neptun til enhver tid, akkurat som månen vår gjør med jorden, og reiser i en veldig sirkulær bane.

Triton kretser veldig nær Neptun – omtrent 10% nærmere enn månen vår kretser rundt Jorden. Og siden Neptun er omtrent fire ganger større i diameter enn Jorden – med tanke på at Triton er omtrent 20% mindre i diameter enn Jordens måne – betyr dette at Triton ser nesten like stor ut på himmelen fra Neptuns overflate som Jordens måne gjør for oss. Det er veldig uvanlig at en uregelmessig måne kretser så nær planetens vert.

Spådommer for Tritons bane

Tidevannskreftene som virker på Triton dette nær Neptun, har to viktige effekter på måne. For det første endrer tidevannskreftene Tritons bane.Triton spirer sakte innover mot Neptun. Spådommer antyder at det vil nå Neptuns Roche-grense om cirka 3,5 milliarder år. På det tidspunktet vil Triton begynne å bryte fra Neptuns overveldende tidevannskrefter.

Så om noen få milliarder år, hvis du tenkte å flytte til Triton rundt den tiden solen vår ble til en rød kjempestjerne og jorden vår ikke lenger er beboelig, ikke bli overrasket om du nytt ringsystem rundt Neptun i stedet for en måne.

Overflaten til Triton

Tidevannskreftene trekker ikke bare Triton innover. Disse tidevannsinteraksjonene strekker seg og bøyer også Tritons indre og forårsaker oppvarming. Denne oppvarmingen har resultert i geologisk aktivitet på Tritons overflate. Vår beste utsikt over Triton kom fra flybyen Voyager 2. Den nærmeste tilnærmingen var 40.000 kilometer fra månen, og Voyager klarte å avbilde 40% av Tritons overflate.

De øvrige 60% har vært et mysterium. Men at 40% avslører en verden som er geologisk rik og variert. Over halvparten av overflaten er dekket av frossent nitrogen. Resten er en kombinasjon av vannis og frossen karbondioksid – det er tørris.

Pinkish Hue or Tholins of Triton

Overflaten har en rosa nyanse takket være tilstedeværelsen av organiske forbindelser på overflaten. Dette kan være tholins som vi så på Saturns måne Titan. De kan forårsakes når metan brytes fra hverandre av sollys, og dets komponenter blir deretter satt sammen til større organiske molekyler.

Kratere og andre geologiske endringer på Tritons overflate

Overflaten er dekket med tegn av geologisk forandring, men det er ikke mange kratere på Triton. Kratertelling indikerer at Tritons overflate er veldig ung, med de eldste områdene rundt 50 millioner år gamle. De yngste regionene anslås å være omtrent seks millioner år gamle. Likevel viser Triton rygger, kummer, klipper og vulkanske sletter vi ser i andre verdener.

Cantaloupe som figurer på den vestlige halvkule i Triton

Men det er også noe terreng som ikke sees noen andre steder i solsystemet. På den delen av den vestlige halvkulen som er avbildet, ser Triton ut som en cantaloupe! Et uregelmessig mønster av groper eller fordypninger, omtrent 30 kilometer på tvers, og rygger flere hundre meter høye dekker overflaten her. Noen steder minner ryggene om overflaten til Jupiters måne Europa og indikerer isskallets tektoniske bevegelse.

Vi vet ikke hvordan cantaloupeterrenget dannet seg. En hypotese er at ryggene og gropene dannes der fjær av varmere solid is presset opp mot overflaten, og forårsaker de hevede områdene rundt gropene.

The Different Terrain of South Polar Region of Triton

Den sørlige polarregionen i Triton viser et veldig annet terreng. Her ser vi en frossen nitrogenishette dekket av geysirer. Disse geysirene spyr ut nitrogengass i Tritons atmosfære. Voyager 2 fanget til og med utbrudd på gang, med fjærer som nådde åtte kilometer høye! Disse nitrogenutbruddene setter Triton i en utvalgt gruppe av solsystemets verdener der vi har observert aktive utbrudd. De andre er Jupiters måner Io, som bryter ut svovelrikt magma; og Europa, som bryter ut vannis; og Saturns måne Enceladus som bryter ut vannis; og selvfølgelig jorden som bryter ut magma.

Bevis for vind og skyer på Triton

Voyager 2 så også flekker av nitrogenskyer omtrent en kilometer over Tritons overflate. Vi har også bevis for vind på Triton. Vi kan ikke måle vindene direkte, men nitrogengrensene fra geysirene på Triton blåses av vinden.

Fjærene samler støv og organiske partikler fra atmosfæren, og blåses av vinden og faller til slutt til overflaten. Vi kan se stier av det vindblåste støvet rundt 150 kilometer lange fra geysirene. Og stiene er alle på samme side av geysirene, noe som betyr at vi til og med kan måle vindretningen på Triton.

Seasons of Triton

Triton opplever også Neptuns svært lange årstider, hver rundt 40 jordår lange. Fordi Triton har en skrå bane rundt Neptun, fungerer geometrien slik at Tritons pol peker mot solen i deler av Neptuns år. Dette holder en halvkule i konstant dagslys og den andre i konstant natt. Dette ligner på scenariet til Uranus og noen av månene, men det fortsetter enda lenger.

Observasjoner av sesongmessige endringer på Triton

Vi har allerede observert hint om sesongmessige endringer på Triton. For det første ser månen ut til å bli blekere eller mindre rød. Dette kan skyldes at nye frosne nitrogenlag faller og dekker tololinene på overflaten.Det er også hint om at atmosfæren blir tykkere, kanskje på grunn av oppvarmingen av overflaten som forårsaker fordampning av mer nitrogen.

De andre månene i Neptun

Triton og Nereid var de eneste månene man kjenner til å gå i bane rundt Neptun til Voyager 2 besøkte planeten. Voyager fant seks små måner til, og andre har blitt oppdaget ved hjelp av jordbaserte teleskoper. De fire innerste månene av Neptun kretser rundt Neptuns ringer kan ha noen gjeterpåvirkning på å holde noen av ringene ganske smale, i likhet med det som sees i noen av ringene til Saturn og Uranus.

Neptuns ringer

Neptuns ringer er ganske mørke, ligner på Uranus-ringer. Men partiklene som utgjør Neptuns ringer er støv i mikrometerstørrelse i stedet for basketball til husstørrelses ringpartikler ved Uranus. Dette gjør Neptuns ringer mer lik de på Jupiter. Den utilsiktede oppdagelsen av Uranus ’ringer fra okkultasjonsstudier i 1977 motiverte forskere til å bruke en lignende metode for å prøve å finne ringer rundt Neptun.

Men å oppdage ringer ved Neptun viste seg å være mer utfordrende for okkultasjonsstudiene. Til slutt fant Voyager 2’s flyby i 1989 endelig fem ringer rundt Neptun. Tre av ringene er smale, og de to andre er mye bredere.

Vanlige spørsmål om Neptuns måner