Oberón (luna)

Oberón, también denominado Urano IV, es la luna principal más externa del planeta Urano. Es la segunda luna más grande y la segunda más masiva de las lunas de Urano, y la novena luna más masiva del Sistema Solar. Descubierto por William Herschel en 1787, Oberon lleva el nombre del mítico rey de las hadas que aparece como un personaje en Sueño de una noche de verano de Shakespeare. Su órbita se encuentra parcialmente fuera de la magnetosfera de Urano.

Es probable que Oberón se haya formado a partir del disco de acreción que rodeaba a Urano justo después de la formación del planeta. La luna consta de cantidades aproximadamente iguales de hielo y roca, y probablemente se diferencia en un núcleo rocoso y un manto helado. Una capa de agua líquida puede estar presente en el límite entre el manto y el núcleo. La superficie de Oberón, que es oscura y de color ligeramente rojo, parece haber sido formada principalmente por impactos de asteroides y cometas. Está cubierto por numerosos cráteres de impacto que alcanzan los 210 km de diámetro. Oberon posee un sistema de chasmata (graben o escarpes) formados durante la extensión de la corteza como resultado de la expansión de su interior durante su evolución temprana.

El sistema de Urano se ha estudiado de cerca solo una vez: la nave espacial Voyager 2 tomó varias imágenes de Oberón en enero de 1986, lo que permitió cartografiar el 40 % de la superficie de la luna.

Descubrimiento y nomenclatura

Oberon fue descubierto por William Herschel el 11 de enero de 1787; el mismo día descubrió la luna más grande de Urano, Titania. Más tarde informó sobre los descubrimientos de cuatro satélites más, aunque posteriormente se revelaron como falsos. Durante casi cincuenta años después de su descubrimiento, Titania y Oberón no serían observadas por ningún otro instrumento que no fuera el de William Herschel, aunque la luna se puede ver desde la Tierra con un telescopio amateur de alta gama.

Todas las lunas de Urano llevan el nombre de personajes creados por William Shakespeare o Alexander Pope. El nombre Oberon se deriva de Oberon, el rey de las hadas en Sueño de una noche de verano. Los nombres de los cuatro satélites de Urano conocidos entonces fueron sugeridos por el hijo de Herschel, John, en 1852, a pedido de William Lassell, quien había descubierto las otras dos lunas, Ariel y Umbriel, el año anterior. La forma adjetival del nombre es Oberonian,.

Oberón se denominó inicialmente como "el segundo satélite de Urano", y en 1848 se le dio la designación Urano II por William Lassell, aunque a veces utilizó la numeración de William Herschel (donde Titania y Oberón son II y IV). En 1851, Lassell finalmente numeró los cuatro satélites conocidos en orden de distancia del planeta con números romanos, y desde entonces Oberón ha sido designado como Urano IV.

Órbita

Oberon orbita alrededor de Urano a una distancia de aproximadamente 584 000 km, siendo la más alejada del planeta entre sus cinco lunas principales. La órbita de Oberón tiene una pequeña excentricidad e inclinación orbital en relación con el ecuador de Urano. Su período orbital es de alrededor de 13,5 días, coincidiendo con su período de rotación. En otras palabras, Oberon está bloqueado por mareas, con una cara siempre apuntando hacia el planeta. Oberon pasa una parte significativa de su órbita fuera de la magnetosfera de Urano. Como resultado, su superficie es golpeada directamente por el viento solar. Esto es importante porque los hemisferios posteriores de los satélites que orbitan dentro de una magnetosfera son golpeados por el plasma magnetosférico, que co-rota con el planeta. Este bombardeo puede conducir al oscurecimiento de los hemisferios posteriores, lo que en realidad se observa en todas las lunas de Urano excepto Oberón (ver más abajo).

Debido a que Urano orbita alrededor del Sol casi de costado, y sus lunas orbitan en el plano ecuatorial del planeta, ellas (incluido Oberón) están sujetas a un ciclo estacional extremo. Tanto el polo norte como el sur pasan 42 años en completa oscuridad y otros 42 años bajo la luz solar continua, con el sol saliendo cerca del cenit sobre uno de los polos en cada solsticio. El sobrevuelo de la Voyager 2 coincidió con el solsticio de verano de 1986 del hemisferio sur, cuando casi todo el hemisferio norte estaba a oscuras. Una vez cada 42 años, cuando Urano tiene un equinoccio y su plano ecuatorial se cruza con la Tierra, las ocultaciones mutuas de las lunas de Urano se vuelven posibles. Uno de esos eventos, que duró unos seis minutos, se observó el 4 de mayo de 2007, cuando Oberón ocultó a Umbriel.

Composición y estructura interna

Comparación de tamaño de la Tierra, la Luna y Oberon.

Oberón es la segunda luna más grande y masiva de Urano después de Titania, y la novena luna más masiva del Sistema Solar. Sin embargo, es la décima luna más grande por tamaño, ya que Rea, la segunda luna más grande de Saturno y la novena luna más grande, tiene casi el mismo tamaño que Oberón, aunque es aproximadamente un 0,4% más grande, a pesar de que Oberón tiene más masa que Rea.. La densidad de Oberon de 1,63 g/cm³, que es más alta que la densidad típica de los satélites de Saturno, indica que se compone de proporciones aproximadamente iguales de hielo de agua y una densa capa no -componente de hielo. Este último podría estar hecho de roca y material carbonoso, incluidos compuestos orgánicos pesados. La presencia de hielo de agua está respaldada por observaciones espectroscópicas, que han revelado hielo de agua cristalino en la superficie de la luna. Las bandas de absorción de hielo de agua son más fuertes en el hemisferio posterior de Oberon que en el hemisferio anterior. Esto es lo contrario de lo que se observa en otras lunas de Urano, donde el hemisferio delantero exhibe firmas de hielo de agua más fuertes. Se desconoce la causa de esta asimetría, pero puede estar relacionada con la jardinería de impacto (la creación de suelo a través de impactos) de la superficie, que es más fuerte en el hemisferio delantero. Los impactos de meteoritos tienden a salpicar (eliminar) el hielo de la superficie, dejando atrás material oscuro que no es hielo. El material oscuro en sí puede haberse formado como resultado del procesamiento por radiación de los clatratos de metano o del oscurecimiento por radiación de otros compuestos orgánicos.

Oberon se puede diferenciar en un núcleo rocoso rodeado por un manto helado. Si este es el caso, el radio del núcleo (480 km) es aproximadamente el 63 % del radio de la luna, y su masa es aproximadamente el 54 % de la masa de la luna; las proporciones están dictadas por la luna. 39;s composición. La presión en el centro de Oberón es de aproximadamente 0,5 GPa (5 kbar). El estado actual del manto helado no está claro. Si el hielo contiene suficiente amoníaco u otro anticongelante, Oberon puede poseer una capa oceánica líquida en el límite entre el núcleo y el manto. El espesor de este océano, si existe, es de hasta 40 km y su temperatura es de alrededor de 180 K (cerca de la temperatura eutéctica del agua y el amoníaco de 176 K). Sin embargo, la estructura interna de Oberón depende en gran medida de su historia térmica, que en la actualidad es poco conocida.

Características de la superficie y geología

Una foto de Oberon. Todas las características de la superficie nombradas están tapadas.

Oberon es la segunda luna grande más oscura de Urano después de Umbriel. Su superficie muestra una fuerte oleada de oposición: su reflectividad disminuye del 31% en un ángulo de fase de 0° (albedo geométrico) al 22% en un ángulo de aproximadamente 1°. Oberon tiene un albedo de Bond bajo de alrededor del 14%. Su superficie es generalmente de color rojo, a excepción de los depósitos de impacto frescos, que son neutros o ligeramente azules. Oberón es, de hecho, la más roja entre las principales lunas de Urano. Sus hemisferios delantero y trasero son asimétricos: el último es mucho más rojo que el primero, porque contiene más material de color rojo oscuro. El enrojecimiento de las superficies es a menudo el resultado de la meteorización espacial causada por el bombardeo de la superficie por partículas cargadas y micrometeoritos durante la edad del Sistema Solar. Sin embargo, es más probable que la asimetría de color de Oberón se deba a la acumulación de un material rojizo en espiral desde las partes exteriores del sistema de Urano, posiblemente desde satélites irregulares, que se producirían predominantemente en el hemisferio delantero.

Los científicos han reconocido dos clases de características geológicas en Oberón: cráteres y chasmas ("cañones": depresiones profundas, alargadas y empinadas que probablemente se describirían como valles de grietas o escarpes si estuvieran en la Tierra). La superficie de Oberón es la que tiene más cráteres de todas las lunas de Urano, con una densidad de cráteres cercana a la saturación, cuando la formación de nuevos cráteres se equilibra con la destrucción de los antiguos. Este alto número de cráteres indica que Oberon tiene la superficie más antigua entre las lunas de Urano. Los diámetros del cráter varían hasta 206 kilómetros para el cráter más grande conocido, Hamlet. Muchos cráteres grandes están rodeados por eyecciones de impacto brillante (rayos) que consisten en hielo relativamente fresco. Los cráteres más grandes, Hamlet, Otelo y Macbeth, tienen suelos de un material muy oscuro depositado tras su formación. Se observó un pico con una altura de unos 11 km en algunas imágenes de la Voyager cerca del extremo sureste de Oberón, que puede ser el pico central de una gran cuenca de impacto con un diámetro de unos 375 km. La superficie de Oberón está atravesada por un sistema de cañones que, sin embargo, están menos extendidos que los que se encuentran en Titania. Los cañones' Los lados son probablemente escarpes producidos por fallas normales que pueden ser antiguas o recientes: estas últimas atraviesan los depósitos brillantes de algunos cráteres grandes, lo que indica que se formaron más tarde. El cañón oberoniano más destacado es Mommur Chasma.

La geología de Oberón estuvo influenciada por dos fuerzas en competencia: la formación de cráteres de impacto y la renovación endógena de la superficie. El primero actuó sobre toda la historia de la luna y es el principal responsable de su apariencia actual. Estos últimos procesos estuvieron activos durante un período posterior a la formación de la luna. Los procesos endógenos fueron principalmente de naturaleza tectónica y llevaron a la formación de los cañones, que en realidad son grietas gigantes en la corteza de hielo. Los cañones borraron partes de la superficie más antigua. El agrietamiento de la corteza fue causado por la expansión de Oberón en aproximadamente un 0,5%, que se produjo en dos fases correspondientes a los cañones viejo y joven.

Se desconoce la naturaleza de las manchas oscuras, que se producen principalmente en el hemisferio delantero y en el interior de los cráteres. Algunos científicos plantearon la hipótesis de que son de origen criovolcánico (análogos de maria lunar), mientras que otros piensan que los impactos excavaron material oscuro enterrado debajo del hielo puro (corteza). En el último caso, Oberón debería estar al menos parcialmente diferenciado, con la corteza de hielo sobre el interior no diferenciado.

Origen y evolución

Se cree que Oberon se formó a partir de un disco de acreción o subnebulosa: un disco de gas y polvo que existió alrededor de Urano durante algún tiempo después de su formación o que fue creado por el impacto gigante que muy probablemente le dio a Urano su gran oblicuidad. Se desconoce la composición precisa de la subnebulosa; sin embargo, la densidad relativamente alta de Oberón y otras lunas de Urano en comparación con las lunas de Saturno indica que puede haber sido relativamente pobre en agua. Cantidades significativas de carbono y nitrógeno pueden haber estado presentes en forma de monóxido de carbono y N₂ en lugar de metano y amoníaco. Las lunas que se formaron en tal subnebulosa contendrían menos hielo de agua (con CO y N₂ atrapados como clatrato) y más roca, lo que explicaría la mayor densidad.

La acumulación de Oberon probablemente duró varios miles de años. Los impactos que acompañaron a la acreción causaron el calentamiento de la capa exterior de la luna. La temperatura máxima de alrededor de 230 K se alcanzó a una profundidad de unos 60 km. Después del final de la formación, la capa del subsuelo se enfrió, mientras que el interior de Oberón se calentó debido a la descomposición de los elementos radiactivos presentes en sus rocas. La capa de enfriamiento cercana a la superficie se contrajo, mientras que el interior se expandió. Esto provocó fuertes tensiones de extensión en la corteza lunar que provocaron grietas. El sistema actual de cañones puede ser el resultado de este proceso, que duró unos 200 millones de años, lo que implica que cualquier actividad endógena por esta causa cesó hace miles de millones de años.

El calentamiento por acreción inicial, junto con la descomposición continua de los elementos radiactivos, probablemente fue lo suficientemente fuerte como para derretir el hielo si hubiera algún anticongelante como el amoníaco (en forma de hidrato de amoníaco) o alguna sal. El derretimiento adicional puede haber llevado a la separación del hielo de las rocas y la formación de un núcleo rocoso rodeado por un manto helado. Es posible que se haya formado una capa de agua líquida ('océano') rica en amoníaco disuelto en el límite entre el núcleo y el manto. La temperatura eutéctica de esta mezcla es de 176 K. Si la temperatura descendiera por debajo de este valor, el océano ya se habría congelado. La congelación del agua habría llevado a la expansión del interior, lo que también puede haber contribuido a la formación de fosas con forma de cañón. Aún así, el conocimiento actual de la evolución de Oberón es muy limitado.

Exploración

Hasta ahora, las únicas imágenes de primer plano de Oberon han sido de la sonda Voyager 2, que fotografió la luna durante su sobrevuelo de Urano en enero de 1986. Desde el acercamiento más cercano de la Voyager 2 a Oberón fue de 470.600 km, las mejores imágenes de esta luna tienen una resolución espacial de unos 6 km. Las imágenes cubren alrededor del 40 % de la superficie, pero solo el 25 % de la superficie fue captada con una resolución que permite el mapeo geológico. En el momento del sobrevuelo, el hemisferio sur de Oberón apuntaba hacia el Sol, por lo que no se pudo estudiar el oscuro hemisferio norte. Ninguna otra nave espacial ha visitado jamás el sistema de Urano.