천왕성의 위성들에 대해서 알아보자

천왕성 위성

 

미란다

미란다 또는 천왕성 5세는 천왕성의 5개 둥근 달 중에 가장 안쪽에 있는 달입니다. 다른 천왕성 위성과 마찬가지로 미란다는 천왕성의 적도 부근을 공전하고 있습니다. 천왕성이 태양 주위를 심한 기울기로 돌아감에 따라서 미란다의 궤도도 황도와 거의 수직이어서 천왕성과 같은 극적인 계절 주기를 반복합니다.

미란다의 지름은 약 470Km로, 정지 균형을 잡는 태양계의 구조 중 최소의 것 중 하나입니다. (토성의 위성, 미마스만, 미란다보다 작습니다.)

미란다는 태양계에서 가장 험준한 지형인데 베로나 절벽이라 불리는 높이 5~10Km의 이 절벽은 태양계에서 가장 큰 절벽으로 '코로나'라 불리는 V자형 고원입니다. 이 험한 지형이 어떻게 형성되고 변화해 왔는지는 아직까지 이해하기가 어려우며, 미란다의 형성에 대해서는 많은 설들이 있습니다.

미란다는 1948년 2월 16일 맥도널드 천문대에서 재래도 카이퍼에 의해 발견이 되었으며 월리엄 셰익스피어의 템페스트에서 미란다의 이름을 따왔습니다.

유일한 클로즈업 사진은 1986년 1월 천왕성을 통과한 보이저 2호에 의해서 촬영되어서 남반구만 관찰하였습니다. 왜냐하면, 미란다의 남반구는 클로즈업 통로에서 태양을 보고 있었기 때문입니다.

 

발견 및 작명

 

미란다는 1948년 2월 16일 천문학자 자래도 카이퍼가 맥도널드 천문대에서 2080 오토스트루브 망원경을 이용하여 발견을 하였고 같은 해인 3월 1일 천왕성 조회하는 미란다가 확인이 되었습니다.

미란다는 거의 100년만에 발견된 천왕성 위성이었는데, 카이퍼는 다른 4개의 위성, 아리엘, 엠브리엘, 티타니아, 오베론도 세익스피어나 알렉산더 포프 작품 등장인물의 이름이었기 때문에 윌리엄 셰익스피어의 '템페스트'의 등장인물인 미란다라고 이름을 붙였다고 합니다.

 

궤도

 

미란다의 궤도는 천왕성의 5개 원유성 중 천왕성에서 가장 먼 천왕성까지의 거리의 4분의 5인 천왕성 (12만 9000km)에 가장 가까우며 미란다의 궤도 주기는 34시간으로, 달과 같이 고정이되어 있으므로 항상 천왕성을 향해 한쪽만을 가리키고 있습니다.

미란다의 궤도 경사각 (4,34)는 다른 천왕성의 궤도 경사각의 약 10배로 다른 천왕성의 궤도 경사각보다 헌저히 큽니다. 이 현상을 설명하기 위해서 위성 간에 궤도 공명이 없어서 미란다가 과거 움브리엘과 3대 1의 궤도 공명을 갰다는 이론으로 이어지고 있습니다.

천왕성계에서는 위성보다 평탄도가 낮고 행성이 비교적 크기 때문에 목성이나 토성보다 궤도 공명에서 벗어나기 쉽습니다.

 

물리적 성질

미란다의 밀도는 1.2g cm 3으로 천왕성의 5개 원형위성 중 가장 밀도가 낮습니다. 미란다의 밀도 값에 의해서 얼음이 60% 이상 존재할 가능성이 높아졌습니다. 미란다의 표면은 거의 얼음처럼 보이며 밀도가 낮아서 내부에 규산염이나 유기물이 존재할 가능성이 있습니다.

미란다의 표면에는 거대한 협곡의 경계를 따라서 몇 개의 지형이 형성되어 있으며 과거에 극단적인 지질학적 활동이 있었음을 알려줍니다. 밀나다에는 태양계 최대의 절벽인 베로나 절벽이 있으며 높이는 약 5Km로 추정됩니다.

충돌의 수를 측정하면, 미란다 지형의 일부가 1억 년 미만임이 나타나 미란다가 지질학적으로 생존 가능한 물체일 가능성이 의문시 되고 있습니다.

미란다의 남반구에는 길이 200Km, 깊이 20Km의 '레이스 트랙'과 비슷한 세 개의 큰 홈이 나 있습니다. 이 3개의 코로나는 각각 셰익스피어의 극에서 아틀엔, 엘시 노아, 인바네스 라고 명명되어 기저귀 톱 현상이나 난방이 상승한 것이 원인이라고 생각이 됩니다.

이 용기는 지형의 가로방향 확대에 의해서 형성된 것 같으며, 협곡은 밖에서 행해진 활동으로 만들어졌다고 생각되고 있습니다. 다른 지형은 얼음화산에서 발생한 얼음화산에서 발생한 얼음마그마의 분화 때문에 일어났을 수도 있습니다.

다이어트를 하는 사람은 미란다입니다. 이 내부의 밀도 분포가 변화했을 가능성이 있다고 생각되고 있으며 이것이 미란다가 자신을 재구성한 이유일지도 모릅니다. 이 과정은 토성의 위성 엔셀라두스에서 발생한 것으로 생각되는 현상과 같습니다.

또, 미란다는 일찍이 아리엘과 5대 3의 궤도 공명을 하고 있었다고 생각되고 있어서 내부의 난방에도 도움이 되고 있습니다. 그러나 앰브리엘과의 궤도 공명에 의해서 발생하는 열은 약 3배였을 것으로 추정이 되고 있습니다.

보이저 2호가 천왕성에 도착한 지 얼마 되지 않아서 미란다가 이전에 운석에 충돌하여 인공위성을 분쇄하고 산산조각으로 재편성을 하여서 현재의 기묘한 지형을 만들어 냈다는 것입니다.

 

아리엘

아리엘은 천왕성의 최초의 위성이며, 천왕성의 5대 위성 중 하나입니다. 1851년 10월에 월리엄 레이젤에 의해서 발견이 되었는데, 4년전에 러시아 태생의 천문학자 오토매틱 스트루베에 의해서 발견이 되었습니다.

아리엘은 천왕성의 중심에서 19만 1020Km 거리를 돌며 약 2.5일의 주기를 가지는데 아리엘은 지름 약 1.158Km, 질량이 천왕성 질량의 약 1.8x10-5배, 광도가 13.7입니다. 아리엘은 다른 4개의 위성과 마찬가지로 천왕성의 적도 면과 같은 궤도를 돌고 있습니다. 아리엘은 태양계에서 14번째로 가장 큰 행성입니다.

아리엘은 주로 얼음으로 되어 있으며 동결한 메탄과 암석의 혼합물이라고 생각이 되고 있습니다. 1986년 미국 탐사선 보이저2에 의해서 보내진 사진은 아리엘의 표면이 절벽과 긴 계곡 같은 지형에 따라 교차하는 곳입니다.

그중에는 지각운동으로 이루어져 있다고 생각되는 물질로 부분적으로 채워져 있는 것도 있습니다. 경우에 따라서는 얼음이 지구의 빙하류와 같이 계곡으로부터 퍼져 넓은 평야를 가로지르고 있는 것처럼 보입니다.

 

움브리엘

1851년 월리엄 러셀에 의해 발견된 천왕성의 5대 달 중 하나인 앰브리엘, 평균 밀도는 1.52㎤, 궤도 주기는 4.14일 지름은 1,169Km, 질량은 1.27x10 YKK, 천왕성에서 265,970Km 떨어진 정미 활동성입니다. 천왕성의 위성 중 세 번째로 크고 태양계 전체 중 13번째로 큽니다.

표면은 얼음과 바위의 혼합물로 덮여 있어 운석과의 충돌을 나타내고 큰 낡은 충돌 구멍이 있습니다. 움브리엘은 또 지각변동의 증거가 없어서 다른 주요 위성과 구별됩니다. 천왕성의 5대 위성 중 가장 어두운 위성인 아리엘의 절반의 밝기밖에 없습니다.

도넛 모양의 지형은 위가 밝아 보이는데 여러 개의 링 모양의 충격 구멍이 있습니다. 천왕성의 적도 면을 천왕성의 자전과 같은 방향으로 공전합니다.