Tack vare Voyager uppdrag, som passerade genom det yttre solsystemet i slutet av 1970-talet och början av 1980-talet, kunde forskare få den första nära titten på Uranus och dess månesystem. I själva verket kan astronomer nu stå för 27 månar i omloppsbana kring den tefärgade jätten.
Av dessa är ingen större i storlek, massa eller ytarea än Titania, som var lämpligt benämnd. Som en av de första månerna som upptäcktes runt Uranus, tar denna kraftigt kraterade och ärriga månen sitt namn från den fiktiva älvningsdrottningen i Shakespeares En midsommarnattsdröm.
Upptäckt och namngivning:
Titania upptäcktes av William Herschel den 11 januari 1787, den engelska astronomen som hade upptäckt Uranus 1781. Upptäckten gjordes också samma dag som han upptäckte Oberon, Uranus näst största måne. Även om Herschel rapporterade att han observerade fyra andra månar vid den tiden, skulle Royal Astronomical Society senare fastställa att detta påstående var falskt.
Det skulle vara nästan fem decennier efter det att Titania och Oberon upptäcktes att en annan astronom än Herschel skulle observera dem. Dessutom skulle Titania kallas "den första satelliten i Uranus" i många år - eller av beteckningen Uranus I, som gav den av William Lassell 1848.
År 1851 började Lassell att numera alla fyra kända satelliter i deras ordning av avståndet från planeten med romerska siffror, vid vilken tidpunkt Titanias beteckning blev Uranus III. År 1852 föreslog Herschels son John, och på begäran av Lassell själv, att månens namn skulle ändras till Titania, älvets drottning i En midsommarnattsdröm. Detta stämde överens med alla Uranus satelliter, som fick namn från verk av William Shakespeare och Alexander Pope.
Storlek, massa och omloppsbana:
Med en diameter på 1 578 kilometer, en ytarea av 7 820 000 km² och en massa av 3,527 ± 0,09 × 1021 kg, Titania är den största av Uranus månar och den åttonde största månen i solsystemet. På ett avstånd av cirka 436 000 km (271 000 mi) är Titania också den näst längst från planeten för de fem stora månarna.
Titanias måne har också en liten excentricitet och lutar väldigt lite relativt Uranus-ekvatorn. Det är omloppsperioden, som är 8,7 dagar, som också sammanfaller med dess rotationsperiod. Detta innebär att Titania är en synkron (eller tid-låst) satellit, med ena sidan som alltid pekar mot Uranus hela tiden.
Eftersom Uranus kretsar kring solen på sin sida och dess månar kretsar runt planetens ekvatorplan är de alla utsatta för en extrem säsongscykel där norra och södra polerna upplever 42 år av antingen fullständigt mörker eller fullständigt solljus.
Sammansättning:
Forskare tror att Titania består av lika delar berg (som kan innehålla kolhaltiga material och organiska föreningar) och is. Detta stöds av undersökningar som indikerar att Titania har en ovanligt hög täthet för en uransk satellit (1,71 g / cm³). Närvaron av vattenis stöds av infraröda spektroskopiska observationer gjorda 2001–2005, som har avslöjat kristallint vattenis på månens yta.
Det antas också att Titania är differentierad till en stenig kärna omgiven av en iskalla mantel. Om det är sant skulle det innebära att kärnans radie är ungefär. 520 km (320 mil), vilket skulle innebära att kärnan står för 66% av månens radie och 58% av dess massa.
Liksom med Uranus 'andra stora månar, är det nuvarande tillståndet för den iskalla manteln okänd. Men om isen innehåller tillräckligt med ammoniak eller annat frostskyddsmedel, kan Titania ha ett flytande havsskikt vid kärnmantelgränsen. Havets tjocklek, om det finns, är upp till 50 km (31 mi) och dess temperatur är cirka 190 K.
Naturligtvis är det osannolikt att ett sådant hav kan stödja livet. Men förutsatt att detta hav stöder hydrotermiska ventiler på golvet, är det möjligt att livet kan finnas i små lappar nära kärnan. Oberons inre struktur beror dock starkt på dess termiska historia, som för närvarande är dåligt känd.
Voyager 2:
De enda direkta observationerna gjorda av Titania genomfördes av Voyager 2 rymdsond, som fotograferade månen under sin flyby av Uranus i januari 1986. Dessa bilder täckte cirka 40% av ytan, men endast 24% fotograferades med den precision som krävs för geologisk kartläggning.
Voyagers flyby av Titania sammanföll med södra halvklotets sommarsolstånd, när nästan hela norra halvklotet var oilluminerat. Som med de andra stora månerna i Uranus förhindrade detta ytan från att kartläggas i detalj. Inget annat rymdskepp har besökt det uraniska systemet eller Titania före eller sedan, och inget uppdrag planeras inom överskådlig framtid.
Intressanta fakta:
Titania är mellanliggande när det gäller ljusstyrka och upptar en mittpunkt mellan de mörka månarna i Oberon och Umbriel och de ljusa månarna från Ariel och Miranda. Ytan är vanligtvis röd i färgen (mindre än Oberon), utom när färsk påverkan har skett, vilket har lämnat ytan blå i färg. Ytan på Titania är mindre kraftigt kraterad än ytan på antingen Oberon eller Umbriel, vilket tyder på att ytan är mycket yngre.
Liksom alla stora Uranus-månar påverkas den geologin av en kombination av slagkratrar och endogen återuppbyggnad. Medan den förstnämnda agerade över månens hela historia och påverkade alla dess ytor, var de senare processerna främst aktiva efter månens bildning och resulterade i en utjämning av dess funktioner - därmed det låga antalet nuvarande slagkratrar.
Sammantaget har forskare erkänt tre klasser av geologiska drag på Titania. Dessa inkluderar kratrar, fel (eller ärmar) och vad som kallas skrov (ibland kallad kanjon). Titanias kratrar sträcker sig i diameter från några kilometer till 326 kilometer - när det gäller den största kända kratern, Gertrude. Titanias yta korsas också av ett system med enorma fel (ärmar); och på vissa platser markerar två parallella skarvar fördjupningar i satellitens jordskorpa och bildar skrov (aka. canyons).
Griporna på Titania sträcker sig i diameter från 20 till 50 kilometer (12–31 mi) och i en lättnad (dvs djup) från 2 till 5 km. Den mest framträdande graben på Titania är Messina Chasma, som går cirka 1 500 kilometer från ekvatorn nästan till sydpolen. Griparna är förmodligen de yngsta geologiska kännetecknen på Titania, eftersom de skär igenom alla kratrar och till och med de släta slättarna.
Liksom Oberon har ytfunktionerna på Titania fått sitt namn efter karaktärer i verk av Shakespeare, med alla de fysiska funktionerna har fått namn efter kvinnliga karaktärer. Till exempel heter kratern Gertrude efter Hamlets mor, medan andra kratrar - Ursula, Jessica och Imogen - har fått namn efter tecken från Mycket förresten om ingenting, Venedigs köpare, och Cymebline, respektive.
Intressant nog tyder närvaron av koldioxid på ytan på att Titania också kan ha en svår säsongsatmosfär av CO², ungefär som den joviska månen Callisto. Andra gaser, som kväve eller metan, är troligtvis inte närvarande, eftersom Titanias svaga tyngdkraft inte kunde hindra dem från att rymma ut i rymden.
Liksom alla Uranus månar återstår mycket att upptäcka om denna mest massiva av hennes satelliter. Under de kommande åren kan man bara hoppas att NASA, ESA eller andra rymdbyråer beslutar att ett annat Voyager-liknande uppdrag är nödvändigt för det yttre solsystemet. Fram till dess kommer Uranus och de många månar som går i bana att fortsätta hålla hemligheter från oss.
Vi har skrivit många artiklar om Titania här på Space Magazine. Här är hur många månar har Uranus ?, Uranus 'Moon Oberon och Uranus' Moon Umbriel.
För mer information, kolla in sidan Nio planeter på Titania och NASA: s undersökningssystem för solsystem om Titania.
Astronomy Cast har en avsnitt om ämnet. Här är avsnitt 172: William Herschel
källor:
- NASA: Solar System Exploration - Titania
- Wikipedia - Titania (måne)
- SeaSky - Titania
