Ариэль
.jpg)
Ариэль — один из пяти крупных спутников Урана, ледяное тело диаметром около 1158 км. Его поверхность пересекают долины разломного происхождения, а рядом с древними кратерированными участками лежат более гладкие и молодые отложения. Среди пяти крупных спутников планеты Ариэль обладает самой яркой поверхностью.[1][5][6]
На поверхности обнаружены водяной лёд, углекислый газ и монооксид углерода. Новые спектры JWST и анализ геологических структур позволяют исследовать возможный обмен веществом между поверхностью и недрами спутника.[2][7]
Размеры и физические характеристики
Средний радиус Ариэля составляет 578,9 км, а масса — около 1,25 × 10²¹ кг. При диаметре приблизительно 1158 км он немного крупнее Дионы, спутника Сатурна. Средняя плотность достигает 1,54 г/см³, что соответствует телу, содержащему как лёд, так и более плотное каменистое вещество.[1][8]
Гравитация у поверхности примерно в 39 раз слабее земной: расчётное ускорение свободного падения равно 0,249 м/с². По данным NASA, полуоси фигуры Ариэля составляют 581,1 × 577,9 × 577,7 км. Таким образом, его наибольший и наименьший полные поперечники различаются приблизительно на 7 км.[1][4]
Ледяная поверхность быстро нагревается при освещении и остывает после ухода в тень. Такая малая тепловая инерция согласуется с наличием рыхлого пористого верхнего слоя.[5]
Орбита и вращение
Ариэль обращается вокруг Урана между орбитами Миранды и Умбриэля. Большая полуось его орбиты составляет около 190,9 тыс. км, а полный оборот занимает 2,520379 земных суток — примерно 60 часов 29 минут.[3]
Орбита почти круговая и лежит очень близко к экваториальной плоскости Урана. Движение происходит в направлении вращения планеты. Собственное вращение Ариэля синхронизировано с обращением: спутник постоянно повёрнут к Урану примерно одним полушарием.[3][5]
Кратеры, каньоны и гладкие равнины
На снимках Voyager 2 видны многочисленные кратеры размером 5–10 км. Кратерированную местность пересекают долины и уступы разломов. Часть долин образовалась при опускании блоков коры между разломами: такие структуры называют грабенами.[6]
Некоторые крупные долины и участки равнин заполнены более молодыми отложениями с меньшим числом кратеров. Позднее в этих отложениях возникли узкие извилистые борозды. Такая последовательность сохраняет следы нескольких этапов преобразования поверхности.[6]
В местах пересечения долин их первоначальные границы местами скрыты гладким материалом. Исследователи рассматривают как тектоническое разрушение и растяжение оболочки, так и возможное перемещение вещества по поверхности; одни только изображения не позволяют однозначно установить механизм каждого образования.[9]
Тектоническая активность и обновление коры
В работе 2025 года Хлоя Беддингфилд и соавторы представили свидетельства того, что некоторые системы центральных борозд внутри каньонов могли возникнуть при раздвижении коры и подъёме вещества из недр. При реконструкции участки разломов и края каньонов совмещаются после удаления более молодого материала между ними.[7]
Другими аргументами стали осевые впадины с приподнятыми краями, выпуклые днища каньонов и почти параллельные хребты. Авторы относят эти борозды к числу наиболее молодых известных геологических структур на спутниках Урана. Предполагаемые каналы подъёма вещества могли связывать внутренние слои с поверхностью, однако действующая активность пока не наблюдалась непосредственно.[7]
Состав поверхности и наблюдения JWST
В 2024 году исследователи опубликовали спектры ведущего и заднего полушарий Ариэля, полученные прибором NIRSpec телескопа JWST. Наблюдения выявили концентрированные отложения углекислого льда и отчётливые признаки льда монооксида углерода. Также обнаружены спектральные особенности, допускающие присутствие карбонатных минералов.[2]
На заднем полушарии толщина углекислых отложений по спектральным моделям может достигать не менее 10 мм. Для объяснения их происхождения рассматривают поступление вещества из недр и радиационную переработку углеродсодержащего материала на поверхности.[10]
Исследование 2026 года, объединившее данные по четырём крупным спутникам Урана, подтвердило концентрацию CO₂ и CO на задних полушариях Ариэля и Умбриэля. Это согласуется с влиянием заряженных частиц. Вместе с тем ряд особенностей спектра соответствует толстым отложениям кристаллического CO₂, которые трудно объяснить только облучением ледяного грунта. Авторы допускают, что углеродные соединения первоначально входили в вещество спутников, а их современное распределение сформировали облучение и сезонное испарение и осаждение льда.[11]
Возможный подповерхностный океан
Геологические структуры и состав поверхности позволяют рассматривать Ариэль как кандидата в океанические миры. В моделях важную роль играет приливный нагрев в прошлом, когда орбита могла быть более вытянутой и взаимодействия со спутниками — более сильными.[8][12]
В исследовании 2026 года расчётные напряжения при эксцентриситете не менее 0,04 оказались достаточными для растрескивания поверхностного льда. Авторы допускают существование в прошлом океана толщиной около 170 км, связанного с обновлением поверхности 1–2 млрд лет назад. Эти оценки относятся к модели геологической эволюции; современный океан под оболочкой Ариэля пока не обнаружен непосредственно.[12]
Открытие и исследования
24 октября 1851 года Ариэль открыл английский астроном Уильям Ласселл. Название по его просьбе предложил Джон Гершель. Имя Ариэль встречается у духа в шекспировской «Буре» и у сильфа в поэме Александра Поупа «Похищение локона».[5]
24 января 1986 года Voyager 2 получил изображения поверхности с расстояния около 130 тыс. км. Лучшие кадры имеют разрешение примерно 2,4 км; из четырёх таких изображений составлена подробная мозаика кратеров и долин.[6] Во время пролёта аппарат наблюдал южное полушарие, тогда как северные области находились в сезонной темноте. Поэтому геологические данные высокого разрешения охватывают лишь часть Ариэля.[13]
См. также
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 Planetary Satellite Physical Parameters // NASA JPL. Ариэль: GM = 83,5 ± 1,4 км³/с², решение URA111; радиус 578,9 ± 0,6 км; плотность 1,539 ± 0,026 г/см³. Масса вычислена с G = 6,67430 × 10⁻²⁰ км³/(кг·с²); ускорение свободного падения — в сферическом приближении.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 Cartwright R. J. et al. JWST Reveals CO Ice, Concentrated CO₂ Deposits, and Evidence for Carbonates Potentially Sourced From Ariel’s Interior // The Astrophysical Journal Letters. 2024. Vol. 970. Article L29.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 Planetary Satellite Mean Elements // NASA JPL. Ариэль: URA182; эпоха 1 января 2000 года, 12:00 TDB; отсчёт от экваториальной плоскости Урана.
- ↑ 4,0 4,1 Uranian Satellite Fact Sheet // NASA NSSDCA.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 Ariel // NASA Science.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 Ariel’s Densely Pitted Surface; PIA01534 // NASA/JPL.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 Beddingfield C. B., Cartwright R. J., Jozwiak L. M., Nordheim T. A., Patterson G. W. Ariel’s Medial Grooves: Spreading Centers on a Candidate Ocean World // The Planetary Science Journal. 2025. Vol. 6. Article 32.
- ↑ 8,0 8,1 Castillo-Rogez J. C. et al. Compositions and Interior Structures of the Large Moons of Uranus and Implications for Future Spacecraft Observations // Journal of Geophysical Research: Planets. 2023.
- ↑ Ariel’s Transecting Valleys; PIA01356 // NASA/JPL.
- ↑ Carbon Oxides on Uranus’ Moon Ariel Hint at Hidden Ocean, Webb Telescope Reveals // Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. 24 июля 2024.
- ↑ Cartwright R. J. et al. Tracing the source of carbon oxides on the large moons of Uranus. 2026. Принято к публикации в The Planetary Science Journal.
- ↑ 12,0 12,1 Strom C., Nordheim T. A., Patthoff D. A., Fieber-Beyer S. K. Constraining ocean and ice shell thickness on Ariel from surface geologic structures and stress mapping // Icarus. 2026. Vol. 444. Article 116822. DOI: 10.1016/j.icarus.2025.116822.
- ↑ Cartwright R. J. et al. The science case for spacecraft exploration of the Uranian satellites: Candidate ocean worlds in an ice giant system // The Planetary Science Journal. 2021. Vol. 2. Article 120.