Титания
Титания — крупнейший спутник Урана, ледяное тело диаметром около 1578 км. Её поверхность сохраняет следы ударов и масштабного растяжения коры: кратерированные области пересечены протяжёнными системами разломов и долин. Некоторые из этих систем достигают примерно 1600 км в длину — величины, сопоставимой с диаметром самого спутника.[1][4]
Титанию открыл Уильям Гершель в 1787 году. Почти два столетия спустя Voyager 2 впервые показал её рельеф с близкого расстояния, а последующие телескопические наблюдения позволили исследовать состав поверхности и уточнить размеры.[4][5]
Размеры и физические характеристики
Средний радиус Титании составляет 788,9 км, а масса — около 3,40 × 10²¹ кг. По диаметру она примерно на 55 км превосходит Оберон и приблизительно в 2,2 раза меньше Луны. Средняя плотность равна 1,65 г/см³, что соответствует сочетанию льда и более плотного каменистого вещества.[1][6][7]
Расчётное ускорение свободного падения у поверхности составляет 0,365 м/с² — примерно в 27 раз меньше земного. Внешние области спутника богаты льдом, однако размеры каменистого ядра и возможных жидких слоёв пока определяются моделями внутреннего строения.[1][7]
Орбита и вращение
Титания обращается между орбитами Умбриэля и Оберона. Большая полуось её орбиты равна приблизительно 436,3 тыс. км, а период обращения — 8,705869 земных суток, или примерно 8 суток 16 часов 56 минут.[2]
Орбита почти круговая, со средним эксцентриситетом около 0,002, и наклонена к экватору Урана примерно на 0,1°. Вращение Титании синхронное: к планете постоянно обращена примерно одна и та же сторона спутника.[2][3]
Поверхность и ударные кратеры
Изображения Voyager 2 показывают многочисленные округлые впадины ударного происхождения. Некоторые кратеры окружены светлыми лучами, которые связывают с относительно молодыми ударами и выброшенным при них веществом.[8]
Наряду с кратерами на Титании видны крупные желобообразные структуры и древняя бассейнообразная впадина. Сочетание ударного рельефа и тектонических форм свидетельствует о нескольких этапах преобразования поверхности.[9]
Поверхность в целом имеет нейтральный серый цвет. На некоторых освещённых стенках долин заметны более яркие отложения, которые могут представлять собой иней.[4]
Разломы и система каньонов Мессина
Системы долин рассекают кору в разных направлениях, сохраняя признаки её растяжения. Одно из наиболее заметных образований — Мессина (Messina Chasmata), крупная система тектонических впадин.[4][10]
В исследовании 2023 года деформации поверхности по краям Мессины использовали для оценки теплового состояния оболочки после формирования системы. Полученный тепловой поток составляет приблизительно 5–12 мВт/м². Это реконструкция прошлых условий по рельефу, а не современное измерение температуры недр.[10]
Такой поток ниже оценок, полученных для некоторых тектонических областей Миранды и Ариэля. Источник необходимого тепла зависит от возраста структуры: для древнего образования мог быть достаточен радиоактивный распад в каменистом веществе, тогда как более молодой возраст требует дополнительного объяснения.[10]
Состав поверхности и возможный океан
Титания относится к ледяным спутникам с водяным льдом и углеродными соединениями на поверхности. Исследование 2026 года по данным NIRSpec телескопа JWST выявило у четырёх крупных спутников Урана спектральные признаки CO₂ и CO. Часть особенностей соответствует кристаллическому углекислому льду; более слабые полосы допускают присутствие карбонатов и клатратов.[11][7]
Авторы рассматривают сочетание исходного присутствия этих соединений в веществе спутников, радиационной переработки и сезонного переноса льда. Поэтому само обнаружение CO₂ не доказывает поступление вещества из океана.[11]
Модели тепловой эволюции 2023 года допускают сохранение под оболочкой Титании остаточного океана толщиной менее 50 км. Его устойчивости могут способствовать растворённые соли и аммиак, понижающие температуру замерзания. Наличие и размеры современного океана пока не подтверждены непосредственными измерениями.[7]
Поиск атмосферы при покрытии звезды
8 сентября 2001 года Титания закрыла звезду HIP 106829. Наблюдатели на трёх континентах зарегистрировали 57 хорд покрытия; по 27 наиболее качественным измерениям радиус спутника оценили в 788,4 ± 0,6 км.[5]
В изменении яркости звезды не обнаружили значимых признаков атмосферного преломления. Для предполагаемой изотермической атмосферы из CO₂ при 70 K авторы получили верхний предел давления 13 нанобар на уровне 1σ. Это ограничение на возможную атмосферу при заданной модели, а не её обнаружение.[5]
Открытие и исследования
11 января 1787 года Титанию открыл британский астроном Уильям Гершель. В системе международной нумерации спутник обозначается как Уран III.[4][3]
24 января 1986 года Voyager 2 получил изображения Титании. Цветная композиция, составленная из кадров в фиолетовом и прозрачном фильтрах с расстояния около 500 тыс. км, показывает детали размером примерно 9 км.[9]
Во время пролёта аппарат наблюдал южные области спутников Урана, тогда как северные полушария были преимущественно скрыты сезонной темнотой. Поэтому подробные сведения о рельефе Титании остаются ограниченными доступной областью съёмки.[12]
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. Титания: GM = 226,9 ± 4,1 км³/с², решение URA111; средний радиус 788,9 ± 1,8 км; плотность 1,653 ± 0,032 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 2,3 2,4 2,5 2,6 Planetary Satellite Mean Elements // NASA JPL. Титания: URA182; эпоха 1 января 2000 года, 12:00 TDB; отсчёт от экваториальной плоскости Урана.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Uranian Satellite Fact Sheet // NASA NSSDCA.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 Titania // NASA Science.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 Widemann T. et al. Titania’s radius and an upper limit on its atmosphere from the September 8, 2001 stellar occultation // Icarus. 2009. Vol. 199. P. 458–476. DOI: 10.1016/j.icarus.2008.09.011.
- ↑ Moon Fact Sheet // NASA NSSDCA.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 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.
- ↑ Full-disk View of Titania; PIA01979 // NASA/JPL.
- ↑ 9,0 9,1 Titania High-Resolution Color Composite; PIA00036 // NASA/JPL.
- ↑ 10,0 10,1 10,2 Beddingfield C. B. et al. Titania’s Heat Fluxes Revealed by Messina Chasmata // The Planetary Science Journal. 2023. Vol. 4. Article 211.
- ↑ 11,0 11,1 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.
- ↑ 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.