Neptuns månar

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

Inom några veckor efter upptäckten av Neptunus hittades en enda måne 1846. Även om Uranus och Neptun är ganska lika i termer av sammansättning och struktur, deras månsystem är väldigt olika. Neptun är nu känt för att ha minst 14 månar, men bara en av dessa månar, Triton, är tillräckligt stor för att vara sfärisk. Jämför det med fyra runda månar vid Jupiter, sju vid Saturnus och fem vid Uranus.

Lär dig mer om kvicksilver, den extrema lilla planeten.

Storleken på Triton

När det gäller storlek är Triton den sjunde största månen i solen systemet. Det är nära dubbelt så stort som diametern för Titania (Uranus största måne) men mindre än jordens måne; och den är cirka 10% mindre i diameter än Europa, den minsta av Jupiters fyra runda månar. Triton är bara ungefär hälften av diametern på Jupiters Ganymedes eller Saturnus Titan. Triton är emellertid ungefär 10% tätare än Saturnus måne Titan, vilket tyder på en större stenfraktion i Triton och en mindre isfraktion – kanske sten och is.

Läs mer om Venus, den dolda växthusplaneten.

Triton, en oregelbunden satellit

Isen är anledningen till att både Titan och Triton är mycket mindre täta än jordens måne. Det som gör Triton verkligen extraordinärt jämfört med alla andra stora runda månar i solsystemet är att det är en oregelbunden satellit. Det betyder att det inte bildades från en ackretionsskiva som omger Neptune. Istället fångades Triton av Neptuns allvar någon gång i det förflutna. Vi vet att Triton är en fångad måne eftersom dess bana är retrograd.

Triton kretsar kring Neptun i motsatt riktning som Neptun snurrar. Det är ett nyckeltecken på att Triton inte bildades från en ackretionsskiva runt Neptune. Tritons bana lutas också med cirka 23 ° i förhållande till Neptuns ekvatorn – ett annat tecken på att Triton är ett fångat objekt.

Var kom Triton ifrån?

Varifrån kom Triton? Troligtvis kom det från Kuiper-bältet. Detta är regionen i solsystemet strax bortom Neptuns bana som är hem för många andra kända isiga kroppar som liknar Triton. Den mest kända Kuiper-bältet är Pluto. Vissa Kuiper-bälteföremål, inklusive Pluto, är kända för att ha elliptiska banor som korsar Neptuns bana. Det är därför inte så förvånande att ett av dessa föremål kan ha haft ett möte med Neptun tidigare och hade fångats av Neptuns allvar.

Lär dig mer om att utforska jorden-månsystemet. h3> Effekten av att fånga Triton på Neptun

Nu skulle fånga Triton ha tagit sin vägtull på både Triton och Neptun-systemet. Det kanske inte är en slump att Neptunus inte har några sfäriska vanliga månar.

Föreställ dig om Neptunus ursprungligen hade ett system med vanliga månar som hade bildats från en ackretionsskiva. Då kommer Triton att tränga in, och gravitationsinteraktionerna mellan Triton och dessa månar skulle sannolikt ha stört deras banor: kanske ge dem stora excentriciteter eller lutningar, vilket skulle få dem att krascha in i Neptunus eller fly Neptunsystemet helt och hållet.

Nereid, en liten Neptuns måne kan vara ett bevis på detta. Faraway Nereid har en extremt excentrisk bana som kan vara resultatet av gravitationsinteraktioner under Tritons fångst.

Detta är ett transkript från videoserien A Field Guide to planeterna. Titta på det nu på The Great Courses Plus.

Fångstpåverkan på Triton

Och hur gick det att gå från ett frittflygande Kuiperbälteföremål mot en fångad måne påverkar Triton? Sedan dess fångst har Neptuns tidvattenkrafter agerat för att få Tritons rotation till en rotationsbana-resonans. Triton håller nu hela tiden ett ansikte mot Neptun, precis som vår måne gör med jorden och reser i en mycket cirkulär bana.

Triton kretsar mycket nära Neptun – ungefär 10% närmare än vår Mån kretsar kring jorden. Och eftersom Neptunus är ungefär fyra gånger större i diameter än jorden – med tanke på att Triton är cirka 20% mindre i diameter än jordens måne – betyder det att Triton verkar nästan lika stor på himlen från Neptuns yta som Jordens måne gör för oss. Det är mycket ovanligt att en oregelbunden måne kretsar så nära sin planetvärd.

Förutsägelser för Tritons omlopp

Tidvattenkrafterna som verkar på Triton så nära Neptun har två viktiga effekter på måne. Först förändrar tidvattenkrafterna Tritons bana.Triton spirerar långsamt inåt mot Neptun. Förutsägelser tyder på att det kommer att nå Neptuns Roche-gräns om cirka 3,5 miljarder år. Vid den tidpunkten kommer Triton att börja bryta sönder från Neptuns överväldigande tidvattenkrafter.

Så om några miljarder år, om du funderade på att flytta till Triton ungefär när vår sol förvandlas till en röd jättestjärna och vår jord inte längre är beboelig, var inte förvånad om du hittar en nytt ringsystem runt Neptun snarare än en måne.

Ytan på Triton

Tidvattenkrafter drar inte bara Triton inåt. Dessa tidvatteninteraktioner sträcker sig också och böjer Tritons interiör och orsakar uppvärmning. Denna uppvärmning har resulterat i geologisk aktivitet på Tritons yta. Vår bästa utsikt över Triton kom från flyby Voyager 2. Det närmaste tillvägagångssättet var 40 000 kilometer från månen, och Voyager kunde avbilda 40% av Tritons yta.

De andra 60% har varit ett mysterium. Men de 40% avslöjar en värld som är geologiskt rik och varierad. Över hälften av ytan är täckt med fryst kväve. Resten är en kombination av vattenis och frusen koldioxid – det är torris.

Pinkish Hue or Tholins of Triton

Ytan har en rosa nyans tack vare närvaron av organiska föreningar på ytan. Dessa kan vara tholins som vi såg på Saturnus måne Titan. De kan orsakas när metan bryts sönder av solljus och dess komponenter återmonteras till större organiska molekyler.

Kratrar och andra geologiska förändringar på Tritons yta

Ytan är täckt med tecken av geologisk förändring, men det finns inte många kratrar på Triton. Kraterräkning indikerar att Tritons yta är mycket ung, med de äldsta regionerna cirka 50 miljoner år gamla. De yngsta regionerna beräknas vara cirka sex miljoner år gamla. Ändå visar Triton åsar, dalar, klippor och vulkaniska slätter vi ser i andra världar.

Cantaloupeliknande former på Tritons västra halvklot

Men det finns också en del terräng som inte ses någon annanstans i solsystemet. På den del av västra halvklotet som har avbildats ser Triton ut som en cantaloup! Ett oregelbundet mönster av gropar eller fördjupningar, cirka 30 kilometer över, och åsar som är flera hundra meter höga täcker ytan här. På vissa ställen påminner åsarna om ytan av Jupiters måne Europa och indikerar isskalets tektoniska rörelse.

Vi vet inte hur cantaloupeterrängen bildades. En hypotes är att åsarna och groparna bildas där plymer av varmare is dras upp mot ytan och orsakar de upphöjda områdena som omger groparna.

Den olika terrängen i den södra polära regionen Triton

Den södra polarregionen i Triton visar en helt annan terräng. Här ser vi en frusen kväveislock täckt av gejsrar. Dessa gejsrar spyr ut kvävgas i Tritons atmosfär. Voyager 2 fick till och med utbrott på gång, med plymer som nådde åtta kilometer höga! Dessa kväveutbrott placerar Triton i en utvald grupp av solsystemvärldar där vi har observerat aktiva utbrott. De andra är Jupiters månar Io, som bryter ut svavelrik magma; och Europa, som bryter ut vattenis; och Saturnus måne Enceladus som bryter ut vattenis; och naturligtvis jorden som bryter ut magma.

Bevis för vindar och moln på Triton

Voyager 2 såg också fläckar av kvävemoln ungefär en kilometer ovanför Tritons yta. Vi har också bevis för vind på Triton. Vi kan inte mäta vindarna direkt, men kvävegasplommorna från gejsrarna på Triton blåses av vindarna.

Plymerna samlar damm och organiska partiklar från atmosfären, blåses sedan av vinden och faller så småningom till ytan. Vi kan se spår av det vindblåsta dammet runt 150 kilometer långt från gejsrarna. Och leden är alla på samma sida av gejsrarna, vilket innebär att vi till och med kan mäta vindriktningen på Triton.

Tritons årstider

Triton upplever också Neptuns mycket långa årstider, var och en cirka 40 jordår långa. Eftersom Triton har en lutande bana kring Neptun, så fungerar geometrin så att Tritons pol under delar av Neptuns år pekar mot solen. Detta håller en halvklot i konstant dagsljus och det andra i konstant natt. Detta liknar Uranus scenario och några av dess månar, men det fortsätter ännu längre.

Observationer av säsongsförändringar på Triton

Vi har redan observerat tips om säsongsförändringar på Triton. För det första verkar månen bli blekare eller mindre röd. Detta kan bero på att nya frysta kväveskikt faller och täcker tolinerna på ytan.Det finns också tips om att atmosfären blir tjockare, kanske på grund av uppvärmningen av ytan som orsakar avdunstning av mer kväve.

De andra månarna i Neptun

Triton och Nereid var de enda månarna som var kända för att kretsa kring Neptun tills Voyager 2 besökte planeten. Voyager hittade ytterligare sex små månar, sedan har andra upptäckts med hjälp av jordbaserade teleskop. De fyra innersta månarna av Neptunus kretsar i Neptuns ringar kan ha en viss herdepåverkan på att hålla några av ringarna ganska smala, liknande det som ses i några av ringarna av Saturnus och Uranus.

Neptuns ringar

Neptuns ringar är ganska mörka, liknar Uranus ringar. Men partiklarna som utgör Neptuns ringar är mikrometerstor damm snarare än basket till husstorlek ringpartiklar vid Uranus. Detta gör att Neptuns ringar liknar dem hos Jupiter. Oavsiktlig upptäckt av Uranus ringar från ockultationsstudier 1977 motiverade forskare att använda en liknande metod för att försöka hitta ringar runt Neptunus.

Men att upptäcka ringar vid Neptunus visade sig vara mer utmanande för ockultationsstudierna. Så småningom hittade Voyager 2s flyby 1989 slutligen fem ringar runt Neptunus. Tre av ringarna är smala och de andra två är mycket bredare.

Vanliga frågor om Neptuns månar