움브리엘 (달)

Umbriel (moon)
움브리엘
A round spherical body with its left half illuminated. The surface is dark and has a low contrast. There are only a few bright patches. The terminator is slightly to the right from the center and runs from the top to bottom. A large crater with a bright ring on its floor can be seen at the top of the image near the terminator. A pair of large craters with bright central peaks can be seen along the terminator in the upper part of the body. The illuminated surface is covered by a large number of craters.
1986년 보이저 2호가 본 움브리엘.꼭대기에는 큰 분화구 운다가 있는데, 그 분화구의 벽은 밝은 물질로 된 고리를 둘러싸고 있다.
디스커버리
검색 대상윌리엄 래셀
발견일자1851년 10월 24일
지정
지정
천왕성 2세
발음/ˈʌmbriəl/[1]
형용사움브리엘리안
궤도 특성[2]
266000km
편심성0.0039
4.209 d
4.67km/s(초)
기울기0.128°(천왕성의 적도까지)
의 위성천왕성
물리적 특성
평균 반지름
584.7±2.8km(0.092 지구)[3]
4296000km2(0.008 지구)[a]
볼륨837300,000km3(0.0008 지구)[b]
미사(1.275±0.028)×10kg21[4]
평균 밀도
1.39±0.16g/cm3[5]
0.25 m/s2 (~ 0.023 g)[c]
0.54km/s[d]
추정[6] 동기식
0[6]
알베도
  • 0.26 (연속)
  • 0.10(채권)[7]
표면 온도. 분 심술궂다 맥스.
동지[8] ? ≈ 75 K 85K
14.5(V밴드, 반대)[9]
대기
표면 압력
0(매우 낮음)

움브리엘 /ˈmbmbriəl/는 윌리엄 라셀이 1851년 10월 24일 발견한 천왕성의 달이다.아리엘과 동시에 발견되었고 알렉산더 포프의 시 "The Rapid of the Lock"에 나오는 인물의 이름을 따서 명명되었다.움브리엘은 주로 바위의 상당 부분을 가진 얼음으로 구성되며, 바위 중심부와 얼음 맨틀로 구분할 수 있다.표면은 천왕성 위성 중에서 가장 어둡고 주로 충돌에 의해 형성된 것으로 보인다.그러나, 협곡의 존재는 초기 내인성 과정을 암시하고 있으며, 달은 그것의 오래된 표면을 없앤 내인성적으로 구동되는 초기 리서페이싱 사건을 겪었을지도 모른다.

직경 210km(130mi)에 이르는 수많은 충돌 분화구에 덮여 있는 움브리엘은 오베론 다음으로 천왕성의 두 번째로 많은 분화 위성이다.가장 두드러진 표면 특징은 운다 분화구 바닥의 밝은 물질 고리다.이 달은 천왕성의 모든 달과 마찬가지로, 아마도 생성 직후 행성을 둘러싸고 있는 점착 원반에서 형성되었을 것이다.천왕성 시스템은 1986년 1월 우주선 보이저 2호에 의해 단 한 번 가까이에서 연구되었다.그것은 달 표면의 약 40%의 지도를 제작할 수 있는 움브리엘의 이미지를 여러 개 찍었다.

검색 및 이름

움브리엘은 또 다른 천왕성 위성 아리엘과 함께 1851년 10월 24일 윌리엄 라셀에 의해 발견되었다.[10][11]타이타니아와 오베론의 발견자인 윌리엄 허셜이 18세기 말 천왕성의 4개의 위성을 추가로 관측했다고 주장했지만,[12] 그의 관측은 확인되지 않았고 그 4개의 물체는 현재 가짜로 여겨지고 있다.[13]

천왕성의 모든 달은 윌리엄 셰익스피어 또는 알렉산더 포프가 만든 인물의 이름을 따서 지어졌다.당시 알려진 천왕성의 4개 위성의 이름은 모두 1852년 존 허셜이 라셀의 요청으로 제안한 것이다.[14]움브리엘은 알렉산더 포프의 <록의 강간>에 나오는 "무서운 우울한 스프라이트"로,[15] 그 이름은 그림자를 뜻하는 라틴어 움브라를 암시한다.달은 또한 천왕성 2호로 지정되어 있다.[11]

궤도

움브리엘은 약 266,000km(165,000mi)의 거리에서 천왕성을 공전하고 있는데, 이는 다섯 개의 주요 달 중 행성에서 세 번째로 멀리 떨어져 있는 것이다.[e]움브리엘의 궤도는 작은 편심도를 가지고 있으며 천왕성의 적도에 비해 기울어진 것이 거의 없다.[2]그것의 궤도 주기는 4.1 지구일 정도로 그것의 회전 주기와 일치한다.즉 움브리엘은 항상 한 얼굴이 모행성을 향하도록 하여 동기식 또는 간결하게 잠긴 위성이다.[6]움브리엘의 궤도는 완전히 천왕성 자력권 안에 놓여 있다.[8]이것은 중요한데, 자기권(Umbriel과 같은) 내부에서 궤도를 선회하는 공기 없는 위성의 후미진 반구가 지구와 함께 회전하는 자기권리 플라즈마에 부딪히기 때문이다.[16]이러한 폭격으로 인해 후미반구가 어두워질 수 있는데, 이는 실제로 오베론을 제외한 모든 천왕성 위성(아래 참조)[8]에서 관측된다.움브리엘은 또한 1986년 보이저 2호가 관측한 달의 궤도 근처에서 에너지 입자 카운트를 현저하게 감소시키는 자기권 충전 입자의 싱크 역할을 한다.[17]

천왕성은 태양을 거의 자기 편으로 공전하고, 그 위성은 행성의 적도면에서 공전하기 때문에, 그들(Umbriel 포함)은 극단적인 계절적 주기의 대상이 된다.북극과 남극 모두 완전한 어둠 속에서 42년을 보내고, 또 다른 42년을 연속적인 햇빛 속에서 보내며, 태양은 각지의 극들 중 하나 위로 절정에 가깝게 떠오른다.[8]보이저 2호는 남반구의 1986년 하지와 일치했는데, 이때 북반구 전체가 거의 보이지 않았다.42년에 한 번 천왕성이 분점을 이루고 그 적도면이 지구와 교차할 때 천왕성의 달의 상호 출현이 가능해진다.2007–2008년에는 2007년 8월 15일과 12월 8일에 Umbriel에 의한 타이타니아와 2007년 8월 19일에 있었던 Ariel에 의한 두 번의 발생을 포함하여 많은 그러한 사건들이 관찰되었다.[18][19]

현재 움브리엘은 다른 천왕성 위성과의 궤도 공진에는 관여하지 않고 있다.그러나 역사 초창기에는 미란다와 1:3 공명에 빠졌을지도 모른다.이것은 미란다의 궤도 이심률을 증가시켜 그 달의 내부 난방과 지질 활동에 기여했을 것이고, 움브리엘의 궤도에는 영향을 덜 받았을 것이다.[20]천왕성은 위성에 비해 지름이 낮고 크기가 작기 때문에 목성이나 토성보다 평균 운동 공명으로부터 더 쉽게 탈출할 수 있다.미란다는 (아마도 비정상적으로 높은 궤도경사를 초래한 메커니즘을 통해) 이 공명으로부터 탈출한 후, 그 이심률은 축축해져서 열원을 껐을 것이다.[21][22]

구성 및 내부 구조

지구, 달, 움브리엘의 크기 비교.

움브리엘은 천왕성 위성 중 세 번째로 크고 네 번째로 거대한 위성이다.움브리엘은 태양계에서 13번째로 큰 달이지만, 질량이 14번째로 큰 달일 뿐이다.[f]달의 밀도는 1.39g/cm로3,[5] 주로 물 얼음으로 이루어져 있으며, 질량의 약 40%를 차지하는 밀도가 높은 비얼음 성분이 있다.[24]후자는 tholin이라고 알려진 무거운 유기 화합물을 포함한 암석 및 카본색 물질로 만들어질 수 있다.[6]물 얼음의 존재는 적외선 분광 관측에 의해 지지되고, 적외선 분광 관측은 달 표면에 결정체 물 얼음을 밝혀냈다.[8]물 얼음 흡수 밴드는 움브리엘의 선행 반구에서 후행 반구보다 더 강하다.[8]이러한 비대칭성의 원인은 알려져 있지 않지만, 후반구(플라즈마의 공동 회전으로 인해)에 더 강한 천왕성의 자력권의 전하 입자에 의한 폭격과 관련이 있을 수 있다.[8]이 정력적인 입자들은 물 얼음을 튀기고, 얼음 속에 갇힌 메탄을 쇄산수화물로서 분해하며, 다른 유기체들을 어둡게 하고, 어둡고 탄소가 풍부한 잔류물을 남기는 경향이 있다.[8]

물을 제외하고 적외선 분광법으로 움브리엘 표면에서 확인된 다른 화합물은 주로 후행반구에 집중된 이산화탄소뿐이다.[8]이산화탄소의 기원은 완전히 명확하지 않다.그것은 천왕성의 자성권이나 태양 자외선에서 나오는 에너지 충전 입자의 영향을 받아 탄산염이나 유기 물질로부터 국지적으로 생성될 수 있다.이 가설은 후반구가 선행 반구보다 더 강한 자기권의 영향을 받기 때문에 분포의 비대칭성을 설명할 것이다.또 다른 가능한 근원은 움브리엘의 내부에 있는 얼음으로 인해 갇힌 원시 CO가2 밖으로 배출되는 것이다.실내에서2 CO가 빠져나간 것은 이 달의 과거 지질활동의 결과일지도 모른다.[8]

움브리엘은 얼음으로 둘러싸인 맨틀로 둘러싸인 바위 중심부로 구별될 수 있다.[24]이런 경우 중심부의 반지름(317km)은 달 반지름의 약 54%이며, 질량은 달 질량의 약 40% 정도로, 이 매개변수는 달의 구성에 의해 결정된다.움브리엘 중심부의 압력은 약 0.24 GPA(2.4 kbar)이다.[24]표면 아래 바다의 존재는 가능성이 낮다고 여겨지지만 빙판 맨틀의 현재 상태는 불분명하다.[24]

지표면 피쳐

움브리엘의 표면은 천왕성 위성 중 가장 어둡고, 비슷한 크기의 자매 위성인 아리엘보다 절반도 채 안 되는 빛을 반사한다.[23]Umbriel은 Ariel의 23%에 비해 본드 알베도가 약 10%에 불과한 매우 낮은 본드 알베도는 매우 낮다.[7]달 표면의 반사율은 위상각 0°(기압알베도)에서 26%에서 약 1° 각도에서 19%로 감소한다.이러한 현상을 반대파의 급증이라고 한다.움브리엘의 표면은 약간 푸른색인 반면,[25] 신선한 밝은 충격 퇴적물(예를 들어 운다 분화구)[26]은 더욱 푸르다.선두 반구와 후위 반구 사이에는 비대칭이 있을 수 있다; 전자가 후자보다 더 붉은 것처럼 보인다.[27]표면이 붉어지는 것은 아마도 태양계 시대 동안 충전된 입자와 마이크로미터에 의한 폭격으로 인한 우주 풍화 현상 때문일 것이다.[25]그러나 움브리엘의 색 비대칭은 천왕성의 외부 부분, 아마도 전반구에서 주로 발생할 수 있는 불규칙한 위성에서 나오는 불그스름한 물질의 첨가 때문일 것이다.[27]움브리엘의 표면은 비교적 균질하다. 알베도나 색상에서 강한 변화를 보여주지 않는다.[25]

움브리엘의[28][g] 분화구
크레이터 이름을 따서 명명됨 좌표 지름(km)
알베리치 알베리치 (노르세) 33°36˚S 동경 42도 12도/33.6°S 42.2°E/ -33.6; 42.2 52.0
핀 핀 (다니쉬) 37°24°S 화씨 44°18°E/37.4°S 44.3°E/ -37.4; 44.3 43.0
곱 고브 (페이건) 섭씨 12도 42도 화씨 27도 48도/12.7°S 27.8°E/ -12.7; 27.8 88.0
카날로아 카날로아 (폴리네시아어) 10°48˚S 345°42°E/10.8°S 345.7°E/ -10.8; 345.7 86.0
말링기 말링기 (호주 원주민 신화) 섭씨 22도54도 화씨 13°54°E/22.9°S 13.9°E/ -22.9; 13.9 164.0
마인파 마인파 (모잠비크의 마쿠아족) 섭씨 42도 42도 화씨 8°12°E/42.7°S 8.2°E/ -42.7; 8.2 58.0
페리 페리 (페르시아어) 섭씨 9°12도 4°18°E/9.2°S 4.3°E/ -9.2; 4.3 61.0
세티보스 세테보스 (파타고니아어) 30°48°S 346°18°E/30.8°S 346.3°E/ -30.8; 346.3 50.0
스카이앤드 스카인드 (다니쉬) 1°48˚S 331°42°E/1.8°S 331.7°E/ -1.8; 331.7 72.0
부버 부버 (핀란드어) 4°42˚S 311°36′E/4.7°S 311.6°E/ -4.7; 311.6 98.0
워콜로 보콜로 (서아프리카의 봄바라족) 30°00˚S 1°48°E/30°S 1.8°E/ -30; 1.8 208.0
운다 운다 (호주 원주민 신화) 7°54°S 273°36°E/7.9°S 273.6°E/ -7.9; 273.6 131.0
젤리덴 즐덴 (슬래브어) 섭씨 23도 18도 326°12°E/23.3°S 326.2°E/ -23.3; 326.2 44.0

과학자들은 지금까지 움브리엘의 지질학적 특징 중 오직 한 종류만을 인정했다.[28]움브리엘의 표면은 아리엘과 타이타니아보다 훨씬 더 많은 크레이터를 가지고 있다.그것은 지질학적 활동이 가장 적은 것을 보여준다.[26]사실, 천왕성 위성 중 오직 오베론만이 움브리엘보다 더 많은 충돌 분화구를 가지고 있다.관측된 분화구 지름은 가장 큰 분화구인 Wokolo의 낮은 끝에서 210km까지 다양하다.[26][28]움브리엘에 있는 모든 분화구는 중앙 봉우리를 가지고 있지만,[26] 어떤 분화구에도 광선이 없다.[6]

Umbriel의 적도 부근에는 가장 두드러진 표면 특징이 있다.운다 분화구는 지름이 131km 정도 된다.[30][31]운다는 바닥에 커다란 밝은 물질로 된 고리를 가지고 있는데, 그것은 충격 퇴적물이나[26] 순수한 이산화탄소 얼음 퇴적물일 수도 있는데, 이것은 무선적으로 형성된 이산화탄소가 움리엘의 모든 표면에서 이주한 다음 비교적 차가운 운다에 갇히게 되면서 형성되었다.[32]터미네이터를 따라 보이는 인근에는 밝은 테두리는 없지만 밝은 중앙 봉우리를 가진 분화구 부버와 스카인드가 있다.[6][31]Umbriel의 사지 프로파일에 대한 연구는 직경이 약 400 km이고 깊이가 약 5 km인 매우 큰 충격 특징을 발견하였다.[33]

천왕성의 다른 달들과 마찬가지로 움브리엘의 표면은 북동-남서쪽으로 유행하는 협곡의 시스템에 의해 잘려진다.[34]그러나 이들은 영상 해상도가 떨어지고 일반적으로 달 표면이 담백해 지질 지도를 방해하기 때문에 공식적으로 인정받지 못하고 있다.[26]

움브리엘의 표면은 후기 중폭격 이후 안정되었을 것이다.[26]고대 내부 활동의 유일한 징후는 협곡과 어두운 다각형뿐인데, 그것은 폭이 수십 킬로미터에서 수백 킬로미터에 이르는 복잡한 모양의 어두운 조각이다.[35]이 다각형은 Voyager 2의 정확한 사진 측정에서 확인되었으며 북동-남서 방향으로 추이되는 Umbriel 표면에 다소 균일하게 분포되어 있다.일부 다각형은 수 킬로미터 깊이의 수축에 해당하며 지각 활동의 초기 에피소드 동안에 생성되었을 수 있다.[35]현재 움브리엘이 왜 그렇게 어둡고 외모가 획일적인지에 대한 설명은 없다.그것의 표면은 충격에 의해 발굴되거나 폭발적 화산 폭발로 인해 배출되는 비교적 얇은 암흑 물질 층( 소위 탯줄 물질)에 의해 덮일 수 있다.[h][27]또는 Umbriel의 지각은 완전히 어두운 물질로 구성되어 있어 분화구 광선 같은 밝은 형상의 형성을 방해할 수 있다.그러나 운다 안에 밝은 형상의 존재는 이 가설과 모순되는 것 같다.[6]

기원과 진화

A spherical blueish body with its surface covered by craters and polygons. The lower right part is smooth.
다각형이 표시된 Umbriel의 잘못된 색상 이미지

움브리엘은 생성 후 한동안 천왕성 주위에 존재했거나 천왕성의 큰 부피에 의해 생성된 기체와 먼지의 [36]원반으로 형성되었다고 생각된다.부네불라의 정확한 구성은 알려져 있지 않지만, 토성의 달들에 비해 천왕성의 달의 밀도가 높다는 것은 비교적 물이 부족했을 수도 있다는 것을 보여준다.[i][6]상당한 양의 질소와 탄소가 암모니아와 메탄 대신 일산화탄소(CO)와 분자 질소(N2)의 형태로 존재했을 수 있다.[36]그런 부류에서 형성된 달은 (CO와 N이2 쇄석류로 갇힌 상태에서) 더 적은 양의 얼음과 더 많은 암석을 함유할 것이며, 더 높은 밀도를 설명할 수 있을 것이다.[6]

움브리엘의 억양은 아마도 수천 년 동안 지속되었을 것이다.[36]억양을 동반한 충격은 달의 바깥 층을 가열하는 원인이 되었다.[37]최대 온도는 약 3km 깊이에서 약 180K에 달했다.[37]형성이 끝난 후 표면하층은 냉각되었고, 움브리엘 내부는 암석에 존재하는 방사성 원소의 붕괴로 가열되었다.[6]냉각근층인 표면층이 수축된 반면, 내부는 확장되었다.이것은 달의 지각에 강한 확장적 스트레스를 유발했고, 이로 인해 균열이 생겼을 수도 있다.[38]이 과정은 아마도 약 2억년 동안 지속되었을 것이며, 이는 어떤 내생적인 활동도 수십억년 전에 중단되었음을 암시한다.[6]

초기 응고 가열과 방사성 원소의 지속적인 붕괴는 암모니아(암모니아 수화물 형태)와 같은 부동액이나 약간의 소금이 존재한다면 얼음이[37] 녹는 결과를 가져왔을 수 있다.[24]이 녹은 얼음과 바위가 분리되고 얼음으로 둘러싸인 돌덩어리가 형성되는 결과를 가져왔을 것이다.[26]용해된 암모니아가 풍부한 액체 물(해양) 층이 중심-망틀 경계에서 형성되었을 수 있다.이 혼합물의 지질 온도는 176 K이다.그러나 바다는 오래 전에 얼었을 가능성이 크다.[24]천왕성 위성 중 움브리엘은 내인성 재포장 과정을 가장 적게 거쳤으나 다른 천왕성 달과 마찬가지로 매우 이른 재포장 현상을 경험했다.[26][35]

탐험

보이저 2호 우주선
추가 정보:천왕성의 탐험

지금까지 움브리엘의 유일한 클로즈업 이미지는 1986년 1월 천왕성 비행 중 달을 촬영한 보이저 2 탐사선이다.보이저2와 움브리엘의 가장 가까운 거리는 32만5000km(20만2000mi)로 이 달의 가장 좋은 이미지는 약 5.2km의 공간 해상도를 갖고 있다.[39][26]이 이미지들은 표면의 약 40%를 차지하지만, 지질학적 지도 제작에 필요한 화질을 가진 사진은 20%에 불과했다.[26]플라이 바이(flyby) 당시 남반구 움브리엘(다른 달의 그것과 마찬가지로)이 태양을 향하고 있었기 때문에 북반구(어두운)는 연구할 수 없었다.[6]다른 우주선은 천왕성이나 그 위성을 방문한 적이 없다.

참고 항목

메모들

  1. ^ 반지름 r : area r 2 r}}.
  2. ^ 반경 r에서 파생된 볼륨 v: 4 / r.
  3. ^ 질량 m, 중력 상수 G 및 반지름 r에서 도출된 표면 중력 : / 스타일
  4. ^ 질량 m, 중력 상수 G 및 반지름 r에서 도출된 탈출 속도: r {
  5. ^ 다섯 개의 주요 달은 미란다, 아리엘, 움브리엘, 타이타니아, 오베론이다.
  6. ^ 현재 관찰 오류로 인해 아리엘이 움브리엘보다 더 거대한지 여부는 아직 확실하지 않다.[23]
  7. ^ 움브리엘의 표면적인 특징들은 다양한 신화에서 따온 악령이나 어두운 영혼의 이름을 따서 지어졌다.[29]
  8. ^ 먼지 입자의 공동 기류 집단이 암흑 물질의 또 다른 가능한 원천인 반면, 다른 인공위성이 영향을 받지 않았기 때문에 이것은 덜 가능성이 있는 것으로 간주된다.[6]
  9. ^ 예를 들어, 토성의 달인 테티스의 밀도는 0.97 g/cm로3 구성의 90% 이상이 물임을 알 수 있다.[8]

참조

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