- 卫星类型
- 761.4 km半径
- 583,520 km距离
- 13.5 天一年时长
天卫四(奥伯龙)是天王星五颗大型卫星中最靠外侧的一颗,平均半径约761公里,是仅次于天卫三的第二大卫星。它以约583,500公里的距离环绕这颗侧倾的冰巨星运行,每13.46天完成一圈公转,始终以同一面朝向这颗行星——这是一个由冰和岩石构成的小巧、暗色、古老世界,数十亿年间几乎未曾改变。
由于它是大型卫星中轨道最靠外的一颗,天卫四位于天王星系统的边疆地带,每一圈公转中都有相当一部分时间处于这颗行星磁层之外,而它的表面也印证了这一点:密布的撞击坑已经饱和,以至于新的撞击如今几乎与其形成的速度同步,抹去旧有的撞击坑。我们对它地貌的几乎全部认知,都来自1986年一艘航天器短短几个小时的飞掠。
发现历程与一众莎士比亚式的名字
威廉·赫歇尔于1787年1月11日发现了天卫四,与他发现天卫三是在同一晚,距他1781年发现天王星本身,已经过去了六年。数十年间,这两颗卫星都没有正式名称,只是以编号称呼。直到1852年,赫歇尔之子、天文学家约翰·赫歇尔才提议了如今仍在沿用的命名方案,取材自莎士比亚和亚历山大·蒲柏的作品,而非其他行星卫星所采用的古典神话体系。
天卫四的名字取自《仲夏夜之梦》中的仙王,它表面地貌的命名也延续了这一文学主题。撞击坑以莎士比亚戏剧中的悲剧人物命名——哈姆雷特、麦克白、奥赛罗、李尔、罗密欧——而这颗卫星最大的峡谷莫姆尔峡谷,则以法国民间传说中奥伯龙所统治的魔法森林命名。
一次飞掠,看到半个世界
在NASA的“旅行者2号”于1986年1月疾驰穿越天王星系统之前,天卫四几乎只是一个光点——至今它仍是唯一一艘造访过天王星的航天器。由于天王星几乎完全侧躺着,它的卫星运行方式就像正对着迎面而来的阳光的靶心,因此“旅行者2号”只能在这次短暂而快速的飞掠中,拍摄到被照亮的南半球。
结果是,天卫四表面只有约40%曾被拍摄下来——而其中只有约四分之一的分辨率,足以支撑地质测绘工作,约为每像素6公里。这已足以揭示出一个伤痕累累的球体,但分辨率太粗糙,无法解析出精细的细节。这颗卫星的北半球以及其大部分地质构造,至今仍是名副其实的“未探索之地”。
一个撞击饱和、古老的表面
天卫四是天王星大型卫星中撞击坑密度最高的一颗,其撞击坑密度被认为已经达到了饱和状态——也就是说,每一次新的撞击都会抹去一个更古老的撞击坑,因此撞击坑的总数不再增加。这使得它的表面成为天王星系统中最古老、地质改造程度最低的表面,其地貌几乎完全是由撞击塑造的,而非内部活动。
最大的几个撞击坑规模惊人:哈姆雷特坑直径约206公里,麦克白坑约203公里。其中许多最大的撞击坑——包括哈姆雷特、奥赛罗和麦克白——坑底都覆盖着一层格外醒目的暗色物质,是在撞击坑形成之后才沉积下来的。它的成因至今仍有争议——可能是从下方涌出的冰质火山沉积物,也可能是撞击本身,从明亮的冰质地壳下方挖掘出的暗色物质。
边缘上一座孤峰
“旅行者2号”拍摄的最令人难忘的天卫四影像之一,捕捉到一座孤峰从这颗卫星的边缘凸起,在漆黑的天空映衬下,其剪影出现在东南边缘附近。据估计,这座山峰高出周围地形约6公里。从边缘剪影的角度看,它被认为是一个大型撞击盆地的中央峰——即在重大撞击坑中心形成的那种“回弹山”——而非火山。
横贯可见表面的是莫姆尔峡谷,一个由断层构成的峡谷系统,绵延约537公里。这类裂谷暗示,天卫四早期历史中,其内部在冻结过程中曾略微膨胀,从而使地壳产生了裂痕——这是一个远比内侧卫星天卫五(米兰达)身上所见的剧烈构造运动要温和得多的“回响”。
冰、岩石,以及一抹淡红色调
天卫四的密度接近1.68克/立方厘米,由大致等量的水冰以及一种密度更高、由岩石和暗色富碳物质构成的非冰成分组成。它很可能已经分异出一个岩质核心和一层冰质幔层,一些模型也允许在核幔边界存在一层薄薄的液态水——尽管远不及木卫二或土卫二那样被自信推断存在的地下海洋。
天卫四还是天王星几颗主要卫星中颜色最偏红的一颗,而且这种红色分布并不均匀:沿轨道运行方向朝前的“前导半球”,明显比“后随半球”更偏红。目前一种主流的猜测是,天卫四不断“扫过”从天王星那些遥远的小型不规则外侧卫星向内螺旋飘散而来的细小红色尘埃,经过数十亿年的积累,逐渐给它朝前的一面“上了色”。
从地球上寻找天卫四
天卫四并非适合随意仰望星空时的观测目标。由于天王星距离极为遥远,它的亮度约为14等,对肉眼或双筒望远镜而言都太过暗淡,而且它紧贴在母行星耀眼的光芒旁边。想要看到它,通常需要一架口径25厘米(10英寸)或更大的望远镜、黑暗的夜空,以及足够的耐心,等待它到达与天王星的最大距角。即便如此,它看起来也只是一个暗淡的星点——关于它布满撞击坑表面的每一处细节,至今仍完全依赖1986年那唯一的一次邂逅,以及天文学家们期盼中未来终将重返天王星的探测任务。
数据一览
| 类型 | 卫星 |
|---|---|
| 环绕天体 | 天王星 |
| 平均半径 | 761.4 km |
| 平均轨道距离 | 583,520 km |
| 公转周期 | 13.5 天 |
| 轨道倾角 | 0.058° |