Umbriel

Umbriel ist der dritte der fünf großen Uranusmonde, vom Planeten aus nach außen gezählt, und der Außenseiter unter ihnen. Seine vier Geschwister – Miranda, Ariel, Titania und Oberon – zeigen alle Narben vergangener Aktivität: frische Eisebenen, himmelhohe Klippen oder Canyonsysteme, geformt, als ihr Inneres sich verbog und aufriss. Umbriel zeigt davon fast nichts. Er ist eine dunkle, ruhige, kratergesättigte Kugel von rund 1,170 km Durchmesser, der am wenigsten reflektierende der großen Uranus-Satelliten und, allem Anschein nach, derjenige, dessen Oberfläche sich in den letzten vier Milliarden Jahren am wenigsten verändert hat.

Diese Dunkelheit ist ein echtes wissenschaftliches Rätsel. Umbriel reflektiert nur etwa 16% des auftreffenden Sonnenlichts – etwa so hell wie Asphalt und vergleichbar mit dem Hochland unseres eigenen Mondes –, während sein Nachbar Ariel etwa doppelt so viel zurückwirft. Niemand hat überzeugend erklärt, wie eine eisreiche Welt so gleichmäßig mit dunklem Material überzogen wurde, und da eine Raumsonde das Uranussystem nur einmal besucht hat, blieb das Rätsel seit 1986 weitgehend unangetastet.

Entdeckung und ein Name aus einem satirischen Gedicht

Umbriel wurde am 24. Oktober 1851 vom englischen Brauer-und-Astronomen William Lassell entdeckt, der ihn und seinen helleren Nachbarn Ariel in derselben Nacht durch sein eigenes Spiegelteleskop erblickte. Uranus selbst war seit William Herschels Entdeckung 1781 bekannt, und seine beiden größten Monde seit 1787, doch das schwächere innere Paar hatte Beobachtern über sechzig Jahre lang entgangen.

Die Uranusmonde brechen mit der astronomischen Tradition: Statt Figuren aus der klassischen Mythologie tragen sie Namen aus der englischen Literatur. Umbriel entlehnt seinen Namen Alexander Popes komischem Epos Der Lockenraub (1712), wo Umbriel ein „düsterer, melancholischer Kobold“ ist, der in die Unterwelt hinabsteigt – eine passende Bezeichnung für den dunkelsten Mond der Gruppe, die zudem an das lateinische umbra, „Schatten“, erinnert. Das Benennungsschema wurde von Herschels Sohn John vorgeschlagen.

Eine dunkle, gesättigte Oberfläche

Umbriels Antlitz ist nahezu einheitlich grau und stark verkratert, mit wenig von der Farb- oder Helligkeitsvariation, die anderswo im System zu sehen ist. Seine Krater sind groß – viele haben 100 bis 200 km Durchmesser –, und Einschlagmerkmale dieser Größe sind das Kennzeichen des frühen Sonnensystems, als noch planetesimalgroße Körper in großer Zahl durchs All stürzten. Ihr Überdauern sagt Geologen, dass Umbriels Kruste nie durch innere Wärme oder Tektonik erneuert wurde; was wir sehen, ist nahezu ursprünglich.

Warum die Oberfläche so dunkel ist, bleibt ungeklärt. Ein Erklärungsansatz macht einen dünnen, weltumspannenden Überzug aus kohlenstoffreichem Material verantwortlich, möglicherweise über Äonen hinweg durch Strahlung und Mikrometeoriten-Bombardement gedunkelt. Klar ist, dass Umbriel die hellen Auswurfstrahlen fehlen, die die anderen Uranusmonde durchziehen, was genau der Grund ist, warum seine Albedo so flach und niedrig wirkt.

Wunda: der helle Ring nahe dem Äquator

Die eine auffällige Ausnahme von all dieser Dunkelheit ist Wunda, ein Krater von etwa 131 km Breite nahe Umbriels Äquator. Voyager 2 fing einen auffälligen Ring aus hellem Material auf Wundas Boden ein – ein Merkmal, so markant vor dem umgebenden Dunkel, dass es zum visuellen Erkennungszeichen des Mondes wurde. Aufgrund der Beobachtungsgeometrie während des Vorbeiflugs lag Wunda nahe dem Rand der beleuchteten Scheibe, und seine wahre Natur ist noch immer umstritten.

Die führende Idee besagt, dass der helle Ring Frost ist: möglicherweise Kohlendioxideis, das sich durch Strahlungschemie über die Oberfläche bildete, dann wanderte und im Kraterboden kältegefangen wurde. Umbriels andere benannte Merkmale folgen dem Gedicht-und-Folklore-Thema – Krater wie Vuver, Skynd, Wokolo, Malingee und Setibos –, doch bei Voyagers Auflösung sind die meisten kaum mehr als dunkle kreisförmige Flecken.

Eis, Gestein und eine gebundene Umlaufbahn

Mit einem mittleren Radius von etwa 585 km und einer Masse von rund 1.3 × 10²¹ kg hat Umbriel eine Dichte von nahezu 1.5 g/cm³ – im Einklang mit einem Körper, der volumenmäßig etwas mehr als zur Hälfte aus Wassereis besteht, das ein beträchtliches felsiges Inneres umhüllt, welches vielleicht 40% seiner Masse ausmacht. Er ist der drittgrößte Uranusmond, geringfügig größer als Ariel, aber weit dunkler.

Umbriel umkreist Uranus in etwa 266,000 km Entfernung und vollendet einen Umlauf alle 4.14 Tage, und – wie die meisten großen Monde – ist er gebunden rotierend, sodass stets dieselbe Hemisphäre dem Planeten zugewandt ist. Da Uranus fast vollständig auf der Seite liegt, ist auch Umbriels Umlaufbahn geneigt, was bedeutet, dass der Mond extreme Jahreszeiten erlebt: Jahrzehnte ununterbrochenen Sonnenlichts über einem Pol, gefolgt von Jahrzehnten der Dunkelheit.

Ein Besuch – und die Argumente für eine Rückkehr

Alles, was wir über Umbriels Oberfläche wissen, stammt von einer einzigen Begegnung. Die NASA-Sonde Voyager 2 zog im Januar 1986 durch das Uranussystem, passierte Umbriel in etwa 325,000 km Entfernung und bildete rund 40% des Mondes ab – wobei nur etwa die Hälfte davon in einer Auflösung, die für echte geologische Kartierung ausreicht. Seither ist keine Raumsonde zurückgekehrt, und derzeit ist keine Mission dort.

Diese Lücke ist der Grund, warum Planetenforscher einen eigens für Uranus konzipierten Orbiter wiederholt unter die höchsten Prioritäten künftiger Erforschung eingestuft haben. Eine solche Mission könnte endlich klären, was Umbriel verdunkelt, die Hemisphäre kartieren, die Voyager nie sah, und prüfen, ob einer von Uranus' Monden unterirdisches Wasser verbirgt. Vorerst bleibt Umbriel einer der am wenigsten verstandenen großen Monde im Sonnensystem – eine nach dem Schatten benannte Welt, einmal erblickt und dann allein in der kalten äußeren Dunkelheit zurückgelassen.