Тетис (луна) - Tethys (moon)

Тетис
PIA18317-SaturnMoon-Tethys-Cassini-20150411.jpg
Тетис в изображении Кассини 11 апреля 2015 г.
Открытие
ОбнаружилГ. Д. Кассини
Дата открытия21 марта 1684 г.
Обозначения
Обозначение
Сатурн III
Произношение/ˈтɛθɪs/[1] или /ˈтяθɪs/[2]
Названный в честь
Τηθύς Тетис
ПрилагательныеТетийский[3] /ˈтɛθяəп,ˈтя-/[1][2]
Орбитальные характеристики
294619 км
Эксцентриситет0.0001[4]
1.887802 d[5]
11,35 км / с
Наклон1,12 ° (до экватора Сатурна)
СпутникСатурн
Физические характеристики
Габаритные размеры1076,8 × 1057,4 × 1052,6 км[6]
Средний диаметр
1062.2±1.2 км (0,083 Земли)[6]
Средний радиус
531.1±0.6 км
Масса(6.17449±0.00132)×1020 кг[7] (1.03×104 Земли)
Значить плотность
0.984±0,003 г / см³[6]
0.146 м / с²[а]
0,394 км / с[b]
синхронный[8]
нуль
Альбедо
Температура86±1 тыс.[12]
10.2[13]

Тетис (/ˈтяθɪs,ˈтɛθɪs/), или Сатурн III, среднего размера Луна из Сатурн около 1060 км (660 миль) в поперечнике. Это было обнаружено Г. Д. Кассини в 1684 году и назван в честь титана Тетис из Греческая мифология.

Тетис имеет низкую плотность 0,98 г / см3, самый низкий из всех основных спутников Солнечной системы, что указывает на то, что он состоит из водяного льда с небольшой долей камня. Это подтверждается спектроскопией его поверхности, которая определила, что водяной лед является преобладающим поверхностным материалом. Также присутствует небольшое количество неопознанного темного материала. Поверхность Тефии очень яркая, она вторая по яркости из спутники Сатурна после Энцелад и нейтрального цвета.

Тетис сильно изрезан кратерами и изрезан рядом крупных разломов /грабен. Самый большой ударный кратер, Одиссей, имеет диаметр около 400 км, а самый крупный грабен, Итака Часма, имеет ширину около 100 км и длину более 2000 км. Эти две самые большие поверхностные особенности могут быть связаны. Небольшая часть поверхности покрыта гладкими равнинами, которые могут быть криовулканический по происхождению. Как и все другие регулярные спутники Сатурна, Тетис образовалась из суб-туманности Сатурна - диска из газа и пыли, окружавшего Сатурн вскоре после его образования.

К Тетис приблизились несколько космических аппаратов, включая Пионер 11 (1979), Вояджер 1 (1980), Вояджер 2 (1981), и несколько раз Кассини с 2004 по 2017 год.

Открытие и наименование

Тетис был открыт Джованни Доменико Кассини в 1684 г. вместе с Диона, еще один спутник Сатурна. Он также открыл две луны, Рея и Япет ранее, в 1671–1772 гг.[14] Кассини наблюдал все эти спутники с помощью большого воздушный телескоп он создал на основании Парижская обсерватория.[15]

Кассини назвал четыре новых луны Сидера Лодойча («звезды Людовика») в честь короля Людовик XIV Франции.[16] К концу семнадцатого века астрономы привыкли ссылаться на них и Титан так как Сатурн I через Сатурн V (Тетис, Диона, Рея, Титан, Япет).[14] однажды Мимас и Энцелад были открыты в 1789 г. Уильям Гершель, схема нумерации была расширена до Сатурн VII сдвинув более старые пять лун на два слота. Открытие Гиперион в 1848 г. изменил цифры в последний раз, доведя Япета до Сатурн VIII. Отныне схема нумерации останется неизменной.

Современные названия всех семи спутников Сатурна происходят от Джон Гершель (сын Уильям Гершель, первооткрыватель Мимаса и Энцелада).[14] В своей публикации 1847 г. Результаты астрономических наблюдений на мысе Доброй Надежды,[17] он предложил имена Титаны, сестры и братья Кронос (греческий аналог Сатурна). Тетис назван в честь титаницы Тетис.[14] Это также обозначено Сатурн III или S III Тетис.

Название Тетис имеет два общепринятых произношения: либо «длинный», либо «короткий» е: /ˈтяθɪs/[18] или /ˈтɛθɪs/.[19] (Это может быть разница между США и Великобританией.)[нужна цитата ] Условная форма прилагательного имени - Тетийский,[20] снова с длинным или коротким е.

Орбита

Тетис вращается вокруг Сатурна на расстоянии около 295000 км (около 4,4 радиуса Сатурна) от центра планеты. это орбитальный эксцентриситет незначительна, и ее наклонение орбиты составляет около 1 °. Тетис заперта в наклоне резонанс с участием Мимас однако из-за низкой гравитации соответствующих тел это взаимодействие не вызывает заметного эксцентриситета орбиты или приливного нагрева.[21]

Тетическая орбита находится глубоко внутри магнитосфера Сатурна, поэтому плазма, вращающаяся вместе с планетой, ударяет в заднее полушарие Луны. Тетис также подвергается постоянной бомбардировке энергичными частицами (электронами и ионами), присутствующими в магнитосфере.[22]

Тетис имеет два коорбитальные спутники, Telesto и Калипсо на орбите около Тетиса троян точки L4 (60 ° вперед) и L5 (60 ° сзади) соответственно.

Физические характеристики

Сравнение размеров Земля, то Луна, и Тетис.

Тетис - это 16-я по величине луна в Солнечная система, радиусом 531 км.[6] Его масса 6.17×1020 кг(0,000103 земной массы),[7] что составляет менее 1% от Луна. Плотность Тетиса составляет 0,98 г / см³, что указывает на то, что он почти полностью состоит из водяного льда.[23]

Неизвестно, разделяется ли Тетис на скалистое ядро ​​и лед. мантия. Однако, если его дифференцировать, радиус ядра не превышает 145 км, а его масса составляет менее 6% от общей массы. Благодаря действию приливных и вращательных сил Тетис имеет форму трехосный эллипсоид. Размеры этого эллипсоида соответствуют его однородной внутренней части.[23] Существование подземного океана - слоя жидкой соленой воды внутри Тетиса - считается маловероятным.[24]

Поверхность Тетиса - одна из самых отражающих (для видимых длин волн) в Солнечной системе с визуальным альбедо 1,229. Это очень высокое альбедо является результатом пескоструйной обработки частиц E-кольца Сатурна, слабого кольца, состоящего из небольших частиц водяного льда, образованных Энцелад Южнополярные гейзеры.[9] Радарное альбедо поверхности Тетии также очень высокое.[25] Ведущее полушарие Тетиса на 10–15% ярче заднего.[26]

Высокое альбедо указывает на то, что поверхность Тетиса состоит из почти чистого водяного льда с небольшим количеством более темных материалов. Видимый спектр Тетис плоский и безликий, тогда как в ближний инфракрасный видны сильные полосы поглощения водяным льдом на длинах волн 1,25, 1,5, 2,0 и 3,0 мкм.[26] Никакого другого соединения, кроме кристаллического водяного льда, на Тетисе не обнаружено.[27] (Возможные составляющие включают органика, аммиак и углекислый газ.) Темное вещество льда имеет те же спектральные свойства, что и поверхности темных спутников Сатурна.Япет и Гиперион. Наиболее вероятный кандидат нанофаза железо или гематит.[28] Измерения тепловое излучение а также радиолокационные наблюдения космического корабля Кассини показывают, что ледяная реголит на поверхности Тетиса структурно сложный[25] и имеет большой пористость превышает 95%.[29]

Карта с расширенными цветами (27,2 МБ), показывающая покраснение заднего полушария (слева) и голубоватую полосу на ведущем полушарии
Карты с улучшенной цветопередачей
северное и южное полушария
Карты с улучшенной цветопередачей
заднее и ведущее полушария

Особенности поверхности

Тетис просматривает Кассини (11 апреля 2015 г.).

Цветовые узоры

Тетис - Красные дуги (11 апреля 2015 г.)

Поверхность Тетиса имеет ряд крупномасштабных деталей, которые отличаются цветом, а иногда и яркостью. Заднее полушарие становится все более красным и темным по мере приближения к точке, препятствующей движению. Это затемнение отвечает за упомянутую выше асимметрию альбедо полушария.[30] Ведущее полушарие также немного краснеет, поскольку вершина движения приближается, но без заметного затемнения.[30] Такой раздвоенный цветовой узор приводит к существованию голубоватой полосы между полушариями, следующей за большим кругом, проходящим через полюса. Такая окраска и потемнение поверхности Тетии характерно для спутников Сатурна среднего размера. Его происхождение может быть связано с отложением ярких частиц льда из Кольцо на ведущие полушария и темные частицы, исходящие от внешних спутников на задних полушариях. Потемнение задних полушарий также может быть вызвано воздействием плазмы от магнитосфера Сатурна, который вращается вместе с планетой.[31]

В ведущем полушарии космического корабля Тетис наблюдения обнаружили темно-голубоватую полосу, охватывающую 20 ° к югу и северу от экватора. Полоса имеет эллиптическую форму, сужающуюся по мере приближения к задней полусфере. Подобная группа существует только на Mimas.[32] Эта полоса почти наверняка вызвана влиянием энергичных электронов из магнитосферы Сатурна с энергией больше примерно 1МэВ. Эти частицы дрейфуют в направлении, противоположном вращению планеты, и предпочтительно сталкиваются с областями в ведущем полушарии, близкими к экватору.[33] Температурные карты Тетиса, полученные Кассини, показали, что эта голубоватая область в полдень холоднее, чем окружающие области, что придает спутнику вид "Pac-man" в средних длинах волн инфракрасного диапазона.[34]

Геология

Поверхность Тетиса в основном состоит из холмистой местности с кратерами, в которой преобладают кратеры диаметром более 40 км. Меньшая часть поверхности представлена ​​гладкими равнинами на задней полусфере. Есть также ряд тектонических особенностей, таких как пропасть и желоба.[35]

Кассини вид на обращенное к Сатурну полушарие Тетис, показывающий гигантское трещина Итака Часма, кратер Телемах наверху и гладкие равнины справа

В западной части ведущего полушария Тетиса преобладает большой ударный кратер, называемый Одиссей, диаметр которого составляет 450 км, что составляет почти 2/5 диаметра самой Тетии. Кратер теперь довольно плоский - точнее, его дно повторяет сферическую форму Тетиса. Скорее всего, это происходит из-за вязкой релаксации Тетической ледяной коры в течение геологического времени. Тем не менее обод гребень Одиссея возвышается примерно на 5 км над средним радиусом спутника. Центральный комплекс Одиссея представляет собой центральную яму глубиной 2–4 км, окруженную массивами, возвышающимися на 6–9 км над дном кратера, что само по себе примерно на 3 км ниже среднего радиуса.[35]

Вторая важная особенность Тетиса - огромная долина под названием Итака Часма шириной около 100 км и глубиной 3 км. Его длина составляет более 2000 км, что составляет примерно 3/4 длины окружности Тетиса.[35] Итака Хасма занимает около 10% поверхности Тетиса. Он примерно концентричен Одиссею - полюс Итаки-Хазмы находится всего примерно в 20 ° от кратера.[36]

Огромный, неглубокий кратер Одиссей, с его возвышающимся центральным комплексом, Scheria Montes, находится в верхней части этого изображения.

Считается, что Итака Часма образовалась, когда внутренняя жидкая вода Тетиса затвердела, в результате чего Луна расширилась и растрескала поверхность, чтобы вместить дополнительный объем внутри. Подземный океан мог появиться в результате 2: 3 орбитальный резонанс между Дионой и Тетис в начале истории Солнечной системы, что привело к орбитальный эксцентриситет и приливное отопление интерьера Тетис. Океан замерз бы после того, как луны вырвались из резонанса.[37] Существует еще одна теория об образовании Хазмы Итаки: когда произошло столкновение, вызвавшее большой кратер Одиссей, ударная волна прошла через Тетис и сломала ледяную хрупкую поверхность. В этом случае Ithaca Chasma будет самым внешним кольцевым грабеном Одиссея.[35] Однако определение возраста, основанное на подсчете кратеров на изображениях Кассини с высоким разрешением, показало, что Хазма Итаки старше Одиссея, что делает гипотезу удара маловероятной.[36]

Гладкие равнины на заднем полушарии приблизительно противоположны Одиссею, хотя они простираются примерно на 60 ° к северо-востоку от точного антипода. Равнины имеют относительно резкую границу с окружающей кратерами местности. Расположение этого отряда рядом с антиподом Одиссея свидетельствует о связи кратера с равнинами. Последнее может быть результатом фокусировки сейсмические волны в результате удара в центре противоположного полушария. Однако гладкий внешний вид равнин вместе с их резкими границами (ударное сотрясение привело бы к образованию широкой переходной зоны) указывает на то, что они образовались в результате эндогенного вторжения, возможно, по линиям слабости в литосфере Тетии, созданной ударом Одиссея.[35][38]

Ударные кратеры и хронология

Большинство ударных кратеров Тетии относятся к типу простых центральных вершин. Те, что диаметром более 150 км, имеют более сложную морфологию пикового кольца. Только кратер Одиссей имеет центральную депрессию, напоминающую центральную яму. Более старые ударные кратеры несколько мельче молодых, что предполагает определенную степень релаксации.[39]

Плотность ударных кратеров варьируется по поверхности Тетиса. Чем выше плотность кратеров, тем старше поверхность. Это позволяет ученым установить относительную хронологию Тетиса. Кратерная местность - самый старый отряд, вероятно, восходящий к Формирование Солнечной системы 4,56 миллиарда лет назад.[40] Самая молодая единица находится в кратере Одиссей с предполагаемым возрастом от 3,76 до 1,06 миллиарда лет, в зависимости от используемой абсолютной хронологии.[40] Итака Хасма старше Одиссея.[41]

Происхождение и эволюция

Тетис (внизу справа) рядом Сатурн и это кольца
Тетис и кольца Сатурна
Тетис и Янус

Считается, что Тетис образовалась из аккреционный диск или субнебула; диск из газа и пыли, который существовал вокруг Сатурна некоторое время после его образования.[42] Низкая температура в положении Сатурна в солнечной туманности означает, что водяной лед был основным твердым телом, из которого образовались все луны. Другие более летучие соединения, такие как аммиак и углекислый газ вероятно, также присутствовали, хотя их численность плохо ограничена.[43]

Чрезвычайно богатый водяным льдом состав Тетиса остается невыясненным. Условия в суб-туманности Сатурна, вероятно, благоприятствовали преобразованию молекулярной азот и монооксид углерода в аммиак и метан соответственно.[44] Это может частично объяснить, почему спутники Сатурна, включая Тетис, содержат больше водяного льда, чем внешние тела Солнечной системы, такие как Плутон или Тритон поскольку кислород, освобожденный от окиси углерода, будет реагировать с водородом с образованием воды.[44] Одно из наиболее интересных предложенных объяснений состоит в том, что кольца и внутренние луны образовались из приливно очищенной ледяной корки подобной Титану луны до того, как она была поглощена Сатурном.[45]

Процесс аккреции, вероятно, длился несколько тысяч лет, прежде чем Луна полностью сформировалась. Модели предполагают, что удары, сопровождающие аккрецию, вызвали нагрев внешнего слоя Тетиса, достигнув максимальной температуры около 155 К на глубине около 29 км.[46] После окончания формирования в связи с теплопроводность, подповерхностный слой охладился, а внутренняя часть нагрелась.[47] Охлаждающий приповерхностный слой сузился, а внутренняя часть расширилась. Это вызвало сильные растягивающие напряжения в коре Тетиса, достигнув оценок 5,7 МПа, что, вероятно, привело к взлому.[48]

Поскольку в Тетисе отсутствует значительное количество горных пород, нагревание за счет распада радиоактивных элементов вряд ли сыграло значительную роль в его дальнейшей эволюции.[49] Это также означает, что Тетис, возможно, никогда не испытывал какого-либо значительного таяния, если ее внутренняя часть не нагревалась приливами. Они могли произойти, например, во время прохождения Тетии через орбитальный резонанс с Дионой или какой-либо другой луной.[21] Тем не менее, нынешние знания об эволюции Тетис очень ограничены.

Исследование

Анимация вращения Тетис

Пионер 11 пролетел над Сатурном в 1979 году, и его самый близкий подход к Тетису составлял 329 197 км 1 сентября 1979 года.[50]

Год спустя, 12 ноября 1980 г., Вояджер 1 пролетел 415 670 км от Тетиса.[51] Его космический корабль-близнец, Вояджер 2прошел на расстоянии 93 010 км от Луны 26 августа 1981 года.[52][53][12] Хотя оба космических аппарата сделали снимки Тетиса, разрешение Вояджер 1 's изображения не превышали 15 км, и только полученные Вояджер 2 имел разрешение до 2 км.[12] Первый геологический объект, открытый в 1980 г. Вояджер 1 была Итака Часма.[51] Позже в 1981 г. Вояджер 2 обнаружил, что он почти облетел луну на 270 °. Вояджер 2 также обнаружил кратер Одиссея.[12] Тетис был наиболее полно отображенным спутником Сатурна по данным Путешественники.[35]

Тетис у Сатурна (11 апреля 2015 г.).

В Кассини космический корабль вышел на орбиту вокруг Сатурна в 2004 году. Во время своей основной миссии с июня 2004 по июнь 2008 года он совершил один очень близкий прицельный пролет над Тетисом 24 сентября 2005 года на расстоянии 1503 км. В дополнение к этому облету космический аппарат с 2004 года выполнил множество нецелевых облетов во время своих основных миссий и миссий в день равноденствия на расстояниях в десятки тысяч километров.[52][54][55]

Другой пролет Тетиса произошел 14 августа 2010 года (во время миссии солнцестояния) на расстоянии 38 300 км, когда четвертый по величине кратер на Тетисе образовался. Пенелопа шириной 207 км.[56] В 2011–2017 годах для миссии солнцестояния запланировано больше нецелевых облетов.[57]

Кассини'Эти наблюдения позволили создать карты Тетиса с высоким разрешением и разрешением 0,29 км.[58] Космический аппарат получил пространственно разрешенные спектры Тетиса в ближней инфракрасной области, показывающие, что его поверхность состоит из водяного льда, смешанного с темным материалом,[26] тогда как наблюдения в дальней инфракрасной области ограничивали болометрические связующее альбедо.[11] Радиолокационные наблюдения на длине волны 2,2 см показали, что ледяной реголит имеет сложную структуру и очень пористый.[25] Наблюдения за плазмой в окрестностях Тетиса показали, что это геологически мертвое тело, не производящее новой плазмы в магнитосфере Сатурна.[59]

Будущие миссии к Тетису и системе Сатурна неизвестны, но одна из возможностей - это Миссия системы Титан Сатурн.

Четырехугольники

Четырехугольники Тетии

Тетис делится на 15 четырехугольники:

  1. Северная полярная зона
  2. Антиклея
  3. Одиссей
  4. Алкинозный
  5. Телемах
  6. Цирцея
  7. Поликаста
  8. Теоклимен
  9. Пенелопа
  10. Salmoneus
  11. Итака Часма
  12. Гермиона
  13. Мелантиус
  14. Антиной
  15. Южнополярный регион

Тетис в художественной литературе

Смотрите также

Заметки

  1. ^ Поверхностная сила тяжести, полученная из массы м, то гравитационная постоянная г и радиус р : .
  2. ^ Скорость убегания, полученная из массы м, гравитационная постоянная г и радиус р : 2Gm/р.


Цитаты

  1. ^ а б "Тетис". Оксфордский словарь английского языка (Интернет-ред.). Издательство Оксфордского университета. (Подписка или членство участвующего учреждения требуется.)
  2. ^ а б "Тетис". Словарь Merriam-Webster.
  3. ^ JPL (2009 г.) Миссия равноденствия Кассини: Тетис
  4. ^ Якобсон 2010 SAT339.
  5. ^ Уильямс Д. Р. (22 февраля 2011 г.). "Информационный бюллетень о спутниках Сатурна". НАСА. Архивировано из оригинал 12 июля 2014 г.. Получено 16 сентября 2014.
  6. ^ а б c d Roatsch Jaumann et al. 2009 г., п. 765, таблицы 24.1–2.
  7. ^ а б Jacobson Antreasian et al. 2006 г..
  8. ^ Jaumann Clark et al. 2009 г., п. 659.
  9. ^ а б Verbiscer French et al. 2007 г..
  10. ^ Jaumann Clark et al. 2009 г., п. 662, таблица 20.4.
  11. ^ а б Howett Spencer et al. 2010 г., п. 581, таблица 7.
  12. ^ а б c d Камень и шахтер 1982.
  13. ^ Обсерватория АРВАЛ.
  14. ^ а б c d Ван Хелден 1994.
  15. ^ Цена 2000, п. 279.
  16. ^ Кассини 1686–1692 гг..
  17. ^ Лассел 1848.
  18. ^ "Тетис". Словарь Merriam-Webster.
    "Тетис". Dictionary.com Несокращенный. Случайный дом.
  19. ^ "Тетис". Оксфордский словарь английского языка (Интернет-ред.). Издательство Оксфордского университета. (Подписка или членство участвующего учреждения требуется.)
    "Тетис". Лексико Британский словарь. Oxford University Press.
  20. ^ "Тетис". Оксфордский словарь английского языка (Интернет-ред.). Издательство Оксфордского университета. (Подписка или членство участвующего учреждения требуется.)
    "Тетис". Словарь Merriam-Webster.
  21. ^ а б Matson Castillo-Rogez et al. 2009 г., стр. 604–05.
  22. ^ Khurana Russell et al. 2008 г. С. 466–67.
  23. ^ а б Thomas Burns et al. 2007 г..
  24. ^ Hussmann Sohl et al. 2006 г..
  25. ^ а б c Ostro West et al. 2006 г..
  26. ^ а б c Filacchione Capaccioni et al. 2007 г..
  27. ^ Jaumann Clark et al. 2009 г. С. 651–654.
  28. ^ Jaumann Clark et al. 2009 г. С. 654–656.
  29. ^ Карвано Мильорини и др. 2007 г..
  30. ^ а б Шенк Гамильтон и др. 2011 г. С. 740–44.
  31. ^ Шенк Гамильтон и др. 2011 г. С. 750–53.
  32. ^ Шенк Гамильтон и др. 2011 г. С. 745–46.
  33. ^ Шенк Гамильтон и др. 2011 г. С. 751–53.
  34. ^ «Кассини находит рай для геймеров на Сатурне». НАСА. 26 ноября 2012 г.. Получено 26 ноября 2012.
  35. ^ а б c d е ж Мур Шенк и др. 2004 г. С. 424–30.
  36. ^ а б Jaumann Clark et al. 2009 г. С. 645–46, 669.
  37. ^ Чен и Ниммо 2008.
  38. ^ Jaumann Clark et al. 2009 г. С. 650–51.
  39. ^ Jaumann Clark et al. 2009 г., п. 642.
  40. ^ а б Dones Chapman et al. 2009 г. С. 626–30.
  41. ^ Гиз Вагнер и др. 2007 г..
  42. ^ Джонсон и Эстрада 2009 С. 59–60.
  43. ^ Matson Castillo-Rogez et al. 2009 г. С. 582–83.
  44. ^ а б Джонсон и Эстрада 2009 С. 65–68.
  45. ^ Canup 2010.
  46. ^ Squyres Reynolds et al. 1988 г., п. 8788, таблица 2.
  47. ^ Squyres Reynolds et al. 1988 г. С. 8791–92.
  48. ^ Хиллер и Сквайрес 1991.
  49. ^ Matson Castillo-Rogez et al. 2009 г., п. 590.
  50. ^ Мюллер, Пионер 11 Полный график миссии.
  51. ^ а б Камень и шахтер 1981.
  52. ^ а б Мюллер, Миссии на Тетис.
  53. ^ Описание миссии "Вояджер".
  54. ^ Jaumann Clark et al. 2009 г., pp. 639–40, Таблица 20.2 на стр. 641.
  55. ^ Сил и Баффингтон 2009 С. 725–26.
  56. ^ Повар 2010.
  57. ^ Миссия Солнцестояния Кассини.
  58. ^ Roatsch Jaumann et al. 2009 г., п. 768.
  59. ^ Khurana Russell et al. 2008 г. С. 472–73.

использованная литература

внешние ссылки