天卫四
天卫四 |
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中文名 :天卫四 发现者 :威廉·赫歇尔 质量 :3.014 ± 0.075×1021 千克 |
天卫四(英语:Oberon,常译为奥伯龙)是距离天王星[1]最远的大卫星,其体积和质量在天王星所有卫星中均位列次席,同时也是太阳系质量第九大的卫星。英国天文学家威廉·赫歇尔在1787年首次观测到该卫星。天卫四的名称奥伯龙来自于莎士比亚戏剧《仲夏夜之梦》当中的一个角色。天卫四的公转轨道有一部分位于天王星磁层之外。
天卫四由近乎等量的冰体水和岩石构成,其内部可能分化出岩石内核及冰质地幔。此外,在内核和地幔之间可能还存在着一层液态水。天卫四的表面呈暗红色,其主要地形是小行星[2]和彗星撞击后所形成的,并有许多直径达到210千米的撞击坑存在。天卫四表现存在峡谷(地堑)地形,该地形是天体演化初期因内部膨胀而形成的。
旅行者2号于1986年1月近距离飞掠该卫星,也是人类对天王星系统进行过仅有的近距离观测。旅行者2号拍摄了数张天卫四照片,涵盖该天体40%的表面。
发现
1787年1月11日,英国天文学家威廉·赫歇尔首次观测到天卫四,他在同一天还发现了天王星最大的卫星——天卫三。他在不久之后宣称又发现了四颗天王星卫星,但是后来天文学家发现该声明是错误的。虽然人们使用现代业余望远镜就能在地球上观测到天卫四和天卫三,但是在威廉·赫歇尔宣称发现这两颗卫星之后的五十年间,地球上的任何天文观测仪器都没能再观测到它们。
命名
天王星的所有卫星都以威廉·莎士比亚和亚历山大·蒲柏作品中的人物来命名,而天卫四即为《仲夏夜之梦》中的仙王。当时已知的四颗天王星卫星(他在1851年发现另外两颗天王星卫星天卫一和天卫二)的名字都是在威廉·拉塞尔的请求之下,由赫歇尔的儿子约翰·赫歇尔于1852年所命名的。
天卫四最初被称为“天王星的第二颗卫星”,威廉·拉塞尔于1848年将之命名为“Uranus II”,不过他有时仍然使用威廉·赫歇尔所命名的名称(他分别称天卫三和天卫四为“Uranus II”及“UranVus I”)。1851年,拉塞尔按照各卫星距离天王星远近,采用罗马数字为当时已知的所有天王星卫星来命名,从此天卫四即被称为“Uranus IV”。
轨道
天卫四的轨道距离天王星约584,000千米,是天王星五颗大卫星中距离天王星最遥远的一颗。天卫四轨道的离心率和轨道倾角(相对于天王星赤道)比较小。公转周期和自转周期一致,均为13.5个地球日。也就是说,天卫四是一颗同步自转卫星,处于潮汐锁定状态,故它永远以同一个面朝着天王星。天卫四轨道的很大一部分处于天王星磁圈之外,这使其表面直接遭受着太阳风的轰击。而当其运行至天王星磁圈内时,其逆轨道半球则遭受到磁圈等离子体的轰击。这种轰击可能导致了星体逆轨道方向一面的暗化,在天王星的其他卫星上也都能观测到类似现象。由于在公转时,天王星基本上都是以同一面面向太阳,而其卫星轨道都位于天王星的赤道面上,所以这些卫星(包括天卫四)都经历着极端的季节周期:其南半球和北半球都需经历为时42年的完全黑暗时期以及42年的连续日照期。每隔42年,当天王星运行至昼夜平分点且其赤道面切向地球方向时,就有可能出现天王星卫星之间的掩星现象。2007年5月4日即出现了天卫四掩食天卫二的现象,共持续了约6分钟。
物质构成和内部结构
天卫四是天王星第二大卫星,体积和质量都仅次于天卫三,其质量在太阳系卫星中也名列第九。天卫四的密度为1.63克/立方厘米,[16]高于土星卫星一般的密度,显示该天体可能是由近乎等量的水冰和非水冰物质所构成,而土星卫星则内含岩石和密度较大的有机化合物。光谱测定表明该星体表面存在晶体状的水冰,进一步证明了水冰的存在。另外,水冰吸收带在天卫四同轨道半球比逆轨道半球还强,与其他天王星卫星的观测结果正好相反。天文学家还不确定水冰分布不对称的原因,可能与星体表面的撞击过程(即通过撞击产生土壤)有关,该过程在同轨道半球较为剧烈:星体表面的冰在撞击过程中四散溅出,只留下暗色的非冰体物质。这种暗色物质可能包括岩石、二氧化碳、多种盐类和有机化合物,而其他化合物还未发现。
参考文献
- 跳转 ↑ 天王星的环境 ,搜狐,2024-03-19
- 跳转 ↑ 我国小行星探测任务开启,将对一颗直径不到百米的小行星取样返回 ,搜狐,2020-07-31