Tríton

Fylgitungl Neptúnusar

Tunglið er nefnt eftir sjávarguðnum Tríton sem bjó í gullhöll með foreldrum sínum Póseidoni (Neptúnusi) og Amfritítu. Sagt var að Tríton hefði höfuð og búk manns en sporð fisks.

Aðeins eitt geimfar hefur heimsótt Tríton en það var að sjálfsögðu Voyager 2 þann 25. ágúst 1989. Allri okkar þekkingu á þessum forvitnilega hnetti var aflað í þessu eina ferðalagi.

Mikill áhugi er meðal stjörnufræðinga að rannsaka Tríton betur og er ferðalag til Neptúnusar og Trítons á teikniborðinu hjá NASA. Í þeim leiðangri er gert ráð fyrir tveimur lendingarförum sem lenda eiga á Tríton og safna upplýsingum um lofthjúpinn og yfirborðið. Þetta verkefni yrði þó ekki að veruleika fyrr en í fyrsta lagi í kringum 2035 og yrði hluti af svonefndri Prómeþeifs áætlun.

Uppgötvun

Fljótlega eftir að Neptúnus fannst þann 23. september 1846 bárust fregnirnar um uppgötvunina frá meginlandinu og yfir til Englands. Þar frétti stjörnuáhugamaðurinn John Herschel, sonur William Herschel sem fann Úranus, af henni og skrifaði félaga sínum William Lassell bréf þar sem hann hvatti Lassell til að leita eftir hugsanlegum fylgitunglum. Lassell var mikill stjörnuáhugamður sem hafði efnast af ölgerð í Liverpool á Englandi og nýtti hluta teknanna til að fjármagna smíði 61 cm spegilsjónauka (24 tommur). Hnit hinnar nýfundnu reikistjörnu voru birt í dagblaðinu The Tmes í upphafi október og tókst Lassell að koma auga á hana kvöldin 2. og 3. október. Viku síðar, eða 10. október, sá hann að reikistjarnan hafði fylgitungl. Lassell tilkynnti opinberlega um uppgötvun sína í The Times þann 14. október og þann 11. nóvember teiknaði dóttir hans Maria mynd af Neptúnusi og fylgitunglinu í gegnum sjónaukann.

Auk tunglsins taldi Lassell sig sjá hring utan um Neptúnus, eins og Satúrnus, nema miklu óljósari. Á mynd dóttur hans af reikistjörnunni sést þessi hringur. Árið 1852 lét Lassell lagfæra sjónaukann sinn og hvarf hringurinn í kjölfarið. Hringurinn hafði því myndast af völdum galla í sjóntækjunum. Árið 1989 staðfesti Voyager 2 tilvist hringanna en þeir eru alltof daufir til þess að Lassell hefði getað greint þá. Honum til heiðurs var einn hluti hringanna nefndur eftir honum.

Ekki fylgir sögunni hvaða áfengi Lassell skálaði með til að fagna uppgötvuninni, en víst er að bjór gerði hana mögulega. Til gamans má geta að þegar Viktoría Bretadrottning heimsótti Liverpool árið 1855 var Lassell eini heimamaðurinn sem hún bað sérstaklega um að hitta.

Tunglinu var gefið nafnið Tríton eftir uppástungu franska stjörnufræðingsins Camille Flammarion (1842-1925) árið 1880 í bókinniAstronomie Populaire. Nafnið var þó í raun ekki opinberlega samþykkt fyrr en árið 1949 þegar Gerard Kuiper uppgötvaði annað fylgitungl við Neptúnus, tunglið Nereid. Fram að því hafði tunglið oftast verið einfaldlega þekkt sem fylgitungl Neptúnusar.

Braut og snúningur

Tríton er eina stóra tungl sólkerfisins sem gengur öfugan hring umhverfis reikistjörnu, þ.e. ekki í sömu átt og reikistjarnan snýst um sjálfa sig. Flest önnur ytri óregluleg tungl Júpíters, Satúrnusar, Úranusar og Neptúnusar ganga líka öfugan hring umhverfis þessar reikistjörnur en eru aftur á móti mjög smá. Satúrnusartunglið Föbe er þeirra stærst en aðeins 8% af þvermáli Trítons og 0,03% af massa hans.

Möndulhalli Trítons er líka óvenjulegur en tunglið hallar 157 gráður miðað við snúningsás Neptúnusar, sem að sama skapi hallar um 30 gráður miðað við sólbauginn, brautarflöt sólkerfisins. Saman valda þessir möndulhallar því að snúningsás Trítons liggur í brautarfleti Neptúnusar sem þýðir að á hringferð reikistjörnunnar um sólu beinast pólsvæðin til skiptis í átt til sólar, svipað og Úranus. Þetta veldur miklum árstíðabreytingum á tunglinu.

Braut Trítons er næstum fullkomlega hringlaga sem þýðir að miðskekkjan er nánast engin. Tríton er hins vegar svo nálægt Neptúnusi að flóðkraftar valda því að brautin lækkar og færist sífellt nær reikistjörnunni. Tunglið er dauðadæmt því eftir um 3,6 milljarða ára verður Tríton kominn innfyrir Roche-mörk Neptúnusar sem þýðir að annað hvort mun tunglið tvístrast og mynda hring eða falla inn í reikistjörnuna.

Hnöttur úr Kuipersbeltinu?

Ekki er vitað fullkomlega hvers vegna braut Trítons er svona einkennileg. Ýmislegt bendir þó til þess að Tríton hafi myndast utar í sólkerfinu en komið of nálægt Neptúnusi sem fangaði hann. Tungl sem ganga öfugt umhverfis reikistjörnu geta ekki myndast úr sama gas- og rykskýi og reikistjarnan sjálf. Tríton hlýtur þar af leiðandi að hafa myndast í Kuipersbeltinu, en það er skífulaga svæði sem teygir sig frá braut Neptúnusar og út í um 55 SE frá sólu. Í Kuipersbeltinu eru stórir íshnettir á borð við Plútó og Quaoar en Tríton er örlítið stærri en hann en nærri eins að öðru leyti sem rennir stoðum undir þessa tilgátu.

Föngun Trítons hefur án efa haft talsverð áhrif á tunglakerfi Neptúnusar. Þannig gæti þessi atburður t.d. útskýrt hvers vegna braut Nereids hefur mestu miðskekkju sem þekkist. Þegar Nereid er fjærst Neptúnusi er það sjö sinnum fjarlægara en þegar það er næst reikistjörnunni. Upphaflega hefur braut Trítons verið miðskökk og skorið brautir annarra tungla. Þyngdaráhrif frá Tríton hafa þá tvístrað mörgum tunglum, t.d. Nesó og Samaþe sem gætu verið leifar stærra tungls

Eðliseinkenni

Tríton er svipaður að stærð, eðlismassa og efnasamsetningu og Plútó. Eðlismassi Trítons er 2,061 g/cm³ sem þýðir að tunglið er 30-45% vatnsís og afgangurinn einhvers konar berg. Líkt og Plútó er yfirborðið að mestu leyti úr frosnu nitri (55%) en einnig vatnsís (15-35%) og þurrís (frosnu koldíoxíði) (10-20%). Einnig finnst metan- (0,1%) og kolmónoxíðís (0,05) í minni mæli. Ísilagt yfirborðið þýðir að Tríton endurvarpar milli 60-95% af sólarljósinu sem fellur á það. Rauða litinn má líklega rekja til metaníss sem verður fyrir útfjólublárri geislun.

Talið er að innviði Trítons séu lagskipt, ein afleiðing þess að í upphafi hefur braut tunglsins verið mjög miðskökk svo flóðkraftar bræddu innviðin. Innst er sennilega fastur kjarni úr bergi og hugsanlega málmi; þá möttull úr vatni og svo loks ísskorpa.

Lofthjúpur

Tríton er einn kaldasti staður sólkerfisins þar sem hitastigið fer sjaldnast upp fyrir –235°C. Engu að síður hefur Tríton örþunnan lofthjúp sem er að mestu leyti úr nitri og metani. Hann á að öllum líkindum rætur að rekja til uppgufunar niturs og metans af yfirborðinu, þegar hlýnar örlítið. Loftþrýstingurinn á yfirborðinu er aðeins 0,014 til 0,019 millibör (14 til 19 míkróbör) sem er aðeins 1/70.000 af loftþrýstingi við sjávarmál á jörðinni og jafngildir þrýstingi í 72 km hæð yfir yfirborði jarðar. Ókyrrð við yfirborð Trítons myndar veðrahvolf sem teygir sig upp í um átta km hæð. Í veðrahvolfinu eru nægilega öflugir vindar sem bera örsmáar agnir úr ísgoshverum Trítons langar leiðir. Örþunn ský úr nitri svífa í milli 1 til 3 km hæð.

Lofthjúpur Trítons er örþunnur en engu að síður er unnt að greina hnattrænar breytingar á honum. Þegar stjörnufræðingar fylgdust með þvergögu Trítons fyrir fastastjörnu í bakgrunninum sáu þeir að lofthjúpurinn hafði þykknað og hlýnað síðan Voyager 2 flaug framhjá.

Hnattræn hlýnun

Í jafn þunnum lofthjúpi og Tríton hefur er auðvelt að greina breytingar á loftþrýstingi og hitastigi. Í nóvember 1997 mældi nokkrir stjörnufræðingar loftþrýstinginn á Tríton með aðstoð Hubblessjónaukans og sjónauka á jörðu niðri. Þegar tunglið myrkvaði stjörnu í bakgrunni, þ.e. gekk fyrir hana frá jörðu séð, gátu stjörnufræðingarnir fylgst með breytingum á litrófi ljóssins frá stjörnunni þegar það fór í gegnum lofthjúp Trítons. Stjörnufræðingarnir sáu þá að hitastigið hafði aukist frá því sem Voyager 2 greindi átta árum áður. Tríton var að ganga í gegnum hnattræna hlýnun, nokkuð sem gerist á nokkur hundruð ára fresti á tunglinu. Aukningin var umtalsverð eða frá –235°C upp í –233°C. Þetta samsvarar til um 5°C hitastigsaukningar á jörðinni.

Rannsóknir sýndu að gróðurhúsaáhrifin á Tríton stafa af þykkari lofthjúpi. Þegar nálgast hásumar á suðurhvelinu, fær það meira sólarljós á sig en venjulega sem orsakar bráðnun íss af yfirborðinu. Ísinn gufar upp og gas safnast fyrir svo lofthjúpurinn þykknar. Lofthjúpurinn var orðinn tvöfalt þykkari en þegar Voyager flaug framhjá. Stjörnufræðingar telja mjög sterk tengsl vera milli hitastigs íssins á yfirborðinu og loftþrýstingsins og túlkuðu breytingarnar sem tveggja gráðu aukningu yfir níu ára tímabil.

Aðrar útskýringar á hnattrænni hlýnun tengist frostmynstri á yfirborðinu sem gæti hafa breyst og valdið því að það dregur í sig meiri varma.

Landslag

Voyager 2 aflaði allri okkar þekkingu á yfirborði Trítons þegar geimfarið flaug framhjá tunglinu árið 1989. Um 40% yfirborðsins var myndað og sýndi ísilagt og slétt yfirborð. Mjög fáir árekstragígar voru sjáanlegir sem bendir til þess að yfirborðið sé mjög ungt á jarðfræðilegan mælikvarða eða milli 6 til 50 milljón ára gamalt. Á myndum Voyagers sáust aðeins 179 árekstragígar, sumir mjög veðraðir. Þeir fáu loftsteinagígar sem finnast á Tríton eru næstum allir á forgönguhveli tunglsins, þ.e. þeirri hlið Trítons sem beinist í snúningsáttina – flestir við miðbaug. Stærsti gígurinn er 27 km í þvermál og kallast Mazomba.

Á yfirborðinu sjást víða merki um viðburðaríka jarðsögu. Næstum allt suðurhvelið er þakið íshettu úr frosnu nitri og metani. Á yfirborðinu eru einnig margar sprungur og dalir.

Íseldfjöll

Dökkbláleitar rákir á yfirborði Trítons eru taldar hafa myndast við ísgos á tunglinu. Rauða efnið er frosið metan sem dregið hefur í sig útfjólublátt ljós.

Athyglisverðustu kennileiti yfirborðsins eru sérkennilegir goshverir sem kalla mætti íseldfjöll eða ísgoshveri. Talið er að víða á yfirborðinu sé gagnsær niturís, um það bil metri að þykkt ofan á dekkra undirlagi. Sólarljósið kemst hæglega í gegnum ísinn og við það hitnar dökka undirlagið við neðri mörk íssins sem bráðnar. Þá myndast sprungur í ísnum og sigdalir líkt og á jörðinni. Fljótandi nitur á stóru svæði rennur til undir ísnum og myndar nokkurs konar kvikuþró. Þegar þrýstingur eykst brestur ísinn og niturstrókur gýs upp ásamt einhverjum hluta dökka undirlagsins. Á myndum Voyagers sést gosstrókur sem rís um átta km upp úr yfirborðinu og dreifist með vindi um 140 km leið. Frá hverunum eða gossvæðunum rennur ekki fljótandi hraun líkt og á jörðinni, heldur er kvikan úr segifljótandi vatni og ammóníaki.

Vegna gosvirkninnar kemst Tríton í hóp þeirra hnatta í sólkerfinu (jarðar, Íós og Enkeladusar) þar sem vitað er að gos hafa átt sér stað á síðastliðnum tíu þúsund árum (hugsanlegt er að Venus, Mars, Títan og Díóna séu enn eldvirk).

Hvernig vitna skal í þessa grein

• Sævar Helgi Bragason (2010). Neptúnus. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornuskodun.is/solkerfid-large/neptunus/triton (sótt: DAGSETNING).