Neptune, lodowy gigant gazowy, który jest ósmą planetą naszego Słońca, został odkryty w 1846 roku przez dwóch astronomów - Urbaina Le Verriera i Johanna Galle. Zgodnie z konwencją nomenklatury planetarnej Neptun został nazwany na cześć rzymskiego boga morza (odpowiednik greckiego Posejdona). Zaledwie siedemnaście dni po odkryciu astronomowie zaczęli zauważać, że również ma układ księżyców.
Początkowo można było obserwować tylko Trytona - największy księżyc Neptuna. Ale w połowie XX wieku i później, dzięki ulepszeniom naziemnych teleskopów i opracowaniu robotycznych sond kosmicznych, odkryto o wiele więcej księżyców. Neptun ma teraz 14 uznanych satelitów, a na cześć ich macierzystej planety wszystkie są nazwane od mniejszych bóstw wodnych w mitologii greckiej.
Odkrycie i nazewnictwo:
Triton, będący największym i najbardziej masywnym księżycem Neptuna, został odkryty jako pierwszy. Został zaobserwowany przez Williama Lassella 10 października 1846 r., Zaledwie siedemnaście dni po odkryciu Neptuna. Minie prawie sto lat, zanim zostaną odkryte inne księżyce.
Pierwszym z nich był Nereid, drugi co do wielkości i najbardziej masywny księżyc Neptuna, który został odkryty 1 maja 1949 r. Przez Gerarda P. Kuipera (od którego nazywany jest Pas Kuipera) za pomocą płyt fotograficznych z Obserwatorium McDonalda w Fort Davis w Teksasie. Trzeci księżyc, nazwany później Larissa, po raz pierwszy zaobserwowali Harold J. Reitsema, William B. Hubbard, Larry A. Lebofsky i David J. Tholen 24 maja 1981 r.
Odkrycie tego księżyca było wyłącznie przypadkowe i nastąpiło w wyniku ciągłych poszukiwań pierścieni podobnych do odkrytych wokół Urana cztery lata wcześniej. Gdyby pierścienie były rzeczywiście obecne, jasność gwiazdy zmniejszyłaby się nieznacznie tuż przed najbliższym zbliżeniem się planety. Obserwując bliskie zbliżenie gwiazdy do Neptuna, jasność gwiazdy spadła, ale tylko na kilka sekund. Oznaczało to obecność księżyca, a nie pierścienia.
Dopóki nie znaleziono żadnych księżyców Voyager 2 poleciał przez Neptuna w 1989 roku. Podczas przechodzenia przez system sonda kosmiczna ponownie odkryła Larissę i odkryła pięć dodatkowych księżyców wewnętrznych: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea i Proteus.
W 2001 r. W dwóch badaniach wykorzystujących duże naziemne teleskopy - Obserwatorium Międzyamerykańskie Cerro Tololo i teleskopy Kanada-Francja-Hawaje - znaleziono pięć dodatkowych księżyców zewnętrznych, zwiększając ich liczbę do trzynastu. Badania uzupełniające przeprowadzone przez dwa zespoły odpowiednio w 2002 i 2003 r. Ponownie zaobserwowały wszystkie pięć z tych księżyców - którymi były Halimede, Sao, Psamathe, Laomedeia i Neso.
A potem 15 lipca 2013 r. Zespół astronomów pod przewodnictwem Marka R. Showaltera z SETI Institute ujawnił, że odkryli nieznany wcześniej czternasty księżyc na zdjęciach wykonanych przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a w latach 2004–2009. Uważa się, że dotychczas nienazwany czternasty księżyc, obecnie identyfikowany jako S / 2004 N 1, ma średnicę nie większą niż 16–20 km.
Zgodnie z konwencją astronomiczną księżyce Neptuna pochodzą z mitologii greckiej i rzymskiej. W tym przypadku wszyscy są nazwani od bogów morza lub od dzieci Posejdona (w tym Trytona, Proteusza, Depsiny i Thalassy), mniejszych greckich dietetycznych wód (Naiad i Nereid) lub Nereidów, nimf wodnych w mitologii greckiej ( Halimede, Galatea, Neso, Sao, Laomedeia i Psamathe).
Jednak wiele księżyców oficjalnie nazwano dopiero w XX wieku. Nazwa Triton, pierwotnie sugerowana przez Camille Flammarion w jego książce z 1880 roku Astronomie Populaire, ale nie do powszechnego użytku, przynajmniej do lat 30. XX wieku.
Wewnętrzne (regularne) księżyce:
Regularne księżyce Neptuna to te znajdujące się najbliżej planety, które krążą wokół okrągłych orbit prograde, które znajdują się w płaszczyźnie równikowej planety. Są to, w kolejności odległości od Neptuna: Naiad (48 227 km), Thalassa (50 074 km), Despina (52 526 km), Galatea (61 953 km), Larissa (73 548 km), S / 2004 N 1 (105 300 ± 50 km ) i Proteus (117 646 km). Wszystkie poza dwoma zewnętrznymi znajdują się na orbicie synchronicznej Neptuna (co oznacza, że orbita Neptuna jest wolniejsza niż jej okres orbity (0,6713 dni), a zatem są spowalniane pływowo.
Wewnętrzne księżyce są ściśle związane z wąskim układem pierścieni Neptuna. Dwa najbardziej wewnętrzne satelity, Naiad i Thalassa, krążą między pierścieniami Galle i LeVerrier, podczas gdy Despina krąży wewnątrz pierścienia LeVerrier. Następny księżyc, Galatea, krąży wokół najbardziej widocznego pierścienia Adamsa, a jego grawitacja pomaga w utrzymaniu pierścienia poprzez zawarcie jego cząstek.
Na podstawie danych obserwacyjnych i przyjętej gęstości, najiad mierzy 96 × 60 × 52 km i waży około 1,9 x 1017 kg. Tymczasem Thalassa mierzy 108 x 100 x 52 km i waży 3,5 x 1017 kg; Despina ma wymiary 180 x 148 x 128 i waży 21 x 1017 kg; Galatea ma wymiary 204 x 184 x 144 i waży 37,5 x 1017 kg; Larissa mierzy 216 x 204 x 168 i waży 49,5 x 1017 kg; S / 2004 N1 ma średnicę 16-20 km i waży 0,5 ± 0,4 x 1017 kg; a Proteus mierzy 436 x 416 x 402 i waży 50,35 x 1017 kg.
Zobrazowano tylko dwa największe regularne księżyce z rozdzielczością wystarczającą do rozpoznania ich kształtów i cech powierzchniowych. Niemniej jednak, z wyjątkiem Larissy i Proteusa (które są w dużej mierze zaokrąglone) uważa się, że wszystkie księżyce wewnętrzne Neptuna mają wydłużony kształt. Ponadto wszystkie wewnętrzne księżyce ciemne obiekty, z geometrycznym albedo w zakresie od 7 do 10%.
Ich widma wskazują również, że są wykonane z lodu wodnego zanieczyszczonego jakimś bardzo ciemnym materiałem, prawdopodobnie związkami organicznymi. Pod tym względem wewnętrzne księżyce Neptuna są podobne do wewnętrznych księżyców Urana.
Zewnętrzne (nieregularne) księżyce:
Nieregularne księżyce Neptuna składają się z pozostałych satelitów planety (w tym Tritona). Generalnie podążają za skłonnymi ekscentrycznymi i często wstecznymi orbitami daleko od Neptuna; jedynym wyjątkiem jest Tryton, który krąży blisko planety po orbicie kołowej, choć wstecznie i pochylonej.
Nieregularne księżyce uporządkowane według odległości od planety to Tryton, Nereid, Halimede, Sao, Laomedeia, Neso i Psamathe, grupa obejmująca zarówno obiekty postępowe, jak i wsteczne. Z wyjątkiem Tritona i Nereida, nieregularne księżyce Neptuna są podobne do innych gigantycznych planet i uważa się, że zostały uchwycone grawitacyjnie przez Neptuna.
Pod względem wielkości i masy nieregularne księżyce są względnie spójne, od około 40 km średnicy i 4 x 1016 kg masy (Psamathe) do 62 km i 16 x 1016 kg dla Halimede.
Tryton i Nereid:
Tryton i Nereid są niezwykłymi nieregularnymi satelitami i dlatego są traktowane oddzielnie od pozostałych pięciu nieregularnych księżyców Neptuna. Między tymi dwoma a innymi nieregularnymi księżycami odnotowano cztery główne różnice.
Przede wszystkim są to dwa największe znane nieregularne księżyce w Układzie Słonecznym. Sam Tryton jest prawie o rząd wielkości większy niż wszystkie inne znane nieregularne księżyce i stanowi ponad 99,5% całej masy znanej z orbitowania Neptuna (w tym pierścieni planety i trzynastu innych znanych księżyców).
Po drugie, oba mają nietypowo małe pół-duże osie, przy czym Triton jest o rząd wielkości mniejszy niż wszystkie inne znane nieregularne księżyce. Po trzecie, oba mają niezwykłe mimośrodowe orbity: Nereid ma jedną z najbardziej ekscentrycznych orbit wśród znanych nieregularnych satelitów, a orbita Tritona jest niemal idealnym kołem. Wreszcie, Nereid ma również najniższe nachylenie spośród wszystkich znanych nieregularnych satelitów
O średniej średnicy około 2700 km i masie 214080 ± 520 x 1017 kg, Triton jest największym z księżyców Neptuna i jedynym wystarczająco dużym, aby osiągnąć równowagę hydrostatyczną (tj. ma kształt kulisty). W odległości 354,759 km od Neptuna znajduje się również między wewnętrznym i zewnętrznym księżycem planety.
Triton podąża wsteczną i quasi-kołową orbitą i składa się głównie z azotu, metanu, dwutlenku węgla i lodów wodnych. Dzięki geometrycznemu albedo powyżej 70% i albedo Bond aż 90%, jest to również jeden z najjaśniejszych obiektów w Układzie Słonecznym. Powierzchnia ma czerwonawy odcień, dzięki oddziaływaniu promieniowania ultrafioletowego i metanu, powodując tholiny.
Triton jest także jednym z najzimniejszych księżyców w Układzie Słonecznym, o temperaturze powierzchni około 38 K (235 235,2 ° C). Jednak ze względu na aktywność geologiczną Księżyca (co powoduje kriowulkanizm) i zmiany temperatury powierzchni, które powodują sublimację, Triton jest jednym z dwóch księżyców w Układzie Słonecznym, który ma znaczną atmosferę. Podobnie jak na powierzchni, ta atmosfera składa się głównie z azotu z niewielkimi ilościami metanu i tlenku węgla oraz o szacowanym ciśnieniu około 14 barów.
Triton ma stosunkowo wysoką gęstość około 2 g / cm3 wskazując, że skały stanowią około dwóch trzecich jej masy, a lody (głównie lód wodny) pozostałą jedną trzecią. Głęboko w Trytonie może znajdować się warstwa ciekłej wody, tworząc podziemny ocean. Cechy powierzchni obejmują dużą południową czapkę polarną, starsze kraterowane samoloty przekrojone przez graben i skarpy, a także młodzieńcze cechy spowodowane przez endogenne odnawianie powierzchni.
Ze względu na wsteczną orbitę i względną bliskość Neptuna (bliżej niż Księżyc znajduje się na Ziemi), Triton jest zgrupowany z nieregularnymi księżycami planety (patrz poniżej). Ponadto uważa się, że jest to obiekt schwytany, prawdopodobnie planeta karłowata, która kiedyś była częścią Pasa Kuipera. Jednocześnie te cechy orbitalne są przyczyną, dla której Triton doświadcza spowolnienia pływowego. i ostatecznie skręci się do wewnątrz i zderzy się z planetą za około 3,6 miliarda lat.
Nereid jest trzecim co do wielkości księżycem Neptuna. Ma progradową, ale bardzo ekscentryczną orbitę i uważa się, że jest byłym zwykłym satelitą, który został rozproszony na swoją obecną orbitę poprzez oddziaływania grawitacyjne podczas przechwytywania Tritona. Lód wodny został spektroskopowo wykryty na jego powierzchni. Nereid wykazuje duże, nieregularne zmiany w widocznej wielkości, które prawdopodobnie są spowodowane wymuszoną precesją lub chaotyczną rotacją w połączeniu z wydłużonym kształtem i jasnymi lub ciemnymi plamami na powierzchni.
Tworzenie:
Biorąc pod uwagę krzywy rozkład masy w jego księżycach, powszechnie uważa się, że Triton został schwytany po utworzeniu oryginalnego systemu satelitarnego Neptuna - którego większość zostałaby zniszczona podczas przechwytywania. Na przestrzeni lat pojawiło się wiele teorii dotyczących mechanizmów jego chwytania.
Najbardziej powszechnie akceptowane jest to, że Triton jest ocalałym członkiem binarnego obiektu Pasa Kuipera, który został zakłócony przez spotkanie z Neptunem. W tym scenariuszu schwytany Triton był wynikiem spotkania trzech ciał, gdzie spadł na orbitę wsteczną, podczas gdy drugi obiekt został zniszczony lub wyrzucony w trakcie procesu.
Orbita Tritona podczas przechwytywania byłaby bardzo ekscentryczna i spowodowałaby chaotyczne zaburzenia na orbitach pierwotnych wewnętrznych satelitów Neptuna, powodując ich zderzenie i redukcję do gruzu. Dopiero po tym, jak orbita Tritona znów stała się okrągła, część gruzu mogła się ponownie zaaklimatyzować w dzisiejszych regularnych księżycach. Oznacza to, że prawdopodobne jest, że obecne wewnętrzne satelity Neptuna nie są oryginalnymi ciałami, które uformowały się z Neptunem.
Symulacje numeryczne pokazują, że istnieje prawdopodobieństwo 0,41, że księżyc Halimede zderzył się kiedyś z Nereidem. Chociaż nie wiadomo, czy doszło do jakiejkolwiek kolizji, oba księżyce wydają się mieć podobne („szare”) kolory, co sugeruje, że Halimede może być fragmentem Nereid.
Biorąc pod uwagę odległość od Słońca, jedyną misją, która kiedykolwiek studiowała Neptuna i jego księżyce z bliska, była misja Voyager 2. I choć obecnie nie są planowane żadne misje, poczyniono kilka propozycji, w których sonda robotyczna zostanie wysłana do systemu pod koniec 2020 lub na początku 2030 roku.
Mamy wiele interesujących artykułów na temat Neptuna, Księżyców Neptuna i regionu Trans-Neptuna tutaj w Space Magazine. Oto pełny artykuł o Neptune's Moon Triton, Naiad and Nereid i S / 2004 N 1.
Oto piękny artykuł na temat najnowszych obiektów transneptunowych, które zostaną odkryte, oraz o tym, jak astronom przewiduje co najmniej dwie kolejne duże planety w Układzie Słonecznym
Aby uzyskać więcej informacji, odwiedź stronę NASA Solar System Exploration zatytułowaną „Neptune: The Windiest Planet”.
