Miranda – maan van Uranus

Miranda - maan van Uranus
De merkwaardig uitziende maan Miranda die in 1948 door de Nederlandse astronoom Gerard Kuiper is ontdekt.

Sinds de Voyager-sondes de buitenste delen van het zonnestelsel hebben doorkruist hebben astronomen heel veel geleerd over dit gebied in de ruimte. Onze kennis over de vier gasreuzen en hun manen is gigantisch toegenomen en met dank aan de vele foto’s die ze hebben gemaakt en de gegevens die ze hebben verzameld weten we hoe anders het er daar uit kan zien.

Dat geldt met name ook voor Miranda, de kleinste en binnenste van de grote manen van Uranus. Net zoals de andere grote manen van Uranus draait Miranda ongeveer ter hoogte van de evenaar om Uranus heen en omdat de evenaar van Uranus haaks op het equatorvlak van de Zon staat komen ook op Miranda extreme seizoensverschillen voor. Daarnaast kent Miranda een extreem en gevarieerd landschap. De maan draagt dan ook de bijnaam “Frankenstein”-maan.

Ontdekking en naamgeving

Miranda is op 16 februari 1948 ontdekt door de Nederlandse astronoom Gerard Kuiper. Hij ontdekte de maan met behulp van de Otto Struve telescoop van het McDonald Observatorium in Texas. De beweging van de maan om Uranus werd op 1 maart 1948 bevestigd. Miranda was daarmee de eerste maan in 100 jaar die werd ontdekt (de voorgaande manen waren Ariël en Umbriël die in 1981 door William Lassell waren ontdekt).

In lijn met de namen van de andere manen besloot Kuiper om de maan Miranda te noemen naar een personage uit “The Tempest” van Wlliam Shakespeare. Deze naamgeving begon met John Herschel die voorstelde om de grote manen van Uranus – Ariel, Umbriel, Titania en Oberon – te vernoemen naar personages uit of “The Tempest” of “The Rape of the Lock” van Alexander Pope.

Baan, massa en grootte

Miranda heeft een gemiddelde straal van 235,8 ± 0,7 kilometer en een massa van 6,59 * 1019 kilogram. Dat komt overeen met 0,03697 de grootte van de Aarde en 0,000011 de massa van de Aarde. Miranda is daarmee één van de kleinste objecten in het zonnestelsel die een hydrostatisch equilibrium hebben kunnen bereiken. Alleen Mimas, de maan van Saturnus is kleiner.

Van de vijf grote manen van Uranus bevindt Miranda zich, met een gemiddelde afstand van 129.390 kilometer, het dichtste bij de planeet. De excentriciteit van de baan bedraagt 0,0013 en de inclinatie ten opzichte van de evenaar van Uranus is 4,232°. Dit is veel voor een object dat zich zo dicht bij zijn planeet bevindt.

Er zijn geen resonanties met andere manen bekend die dit kunnen verklaren dus men neemt aan dat de manen mogelijk af en toe tijdelijke resonanties met elkaar hebben. Zo zou Miranda ooit in een tijdelijke 3:1 resonantie zijn geweest met Umbriël en mogelijk ook in een 5:3 resonantie met Ariël. Deze resonantie kan de inclinatie van de baan van Miranda hebben veranderd en mogelijk ook tot opwarming van het binnenste van de maan als gevolg van getijdenkrachten.

De gemiddelde baan snelheid bedraagt 6,66 km/sec. Met deze snelheid heeft Miranda 1,4 dagen nodig om eenmaal om Uranus te draaien. Deze baanperiode, die overeenkomt met 34 uur, is gelijk aan de omwentelingstijd van Miranda. Dit betekent dus dat Miranda in een gebonden rotatie om Uranus draait en altijd met dezelfde kant naar de planeet is gericht. Omdat Uranus gekantelt ligt ten opzichte van het baanvlak om de Zon kent de planeet extreme seizoenen waarbij het noordelijk halfrond en het zuidelijk halfrond gedurende 42 jaar respectievelijk in het zonlicht baden of in complete duisternis zijn gehuld. Dit geldt dus ook voor de manen die in het evenaarsvlak van Uranus om de planeet draaien.

Samenstelling en oppervlaktestructuur

De gemiddelde dichtheid van Miranda bedraagt 1,2 gram/cm3, het is daarmee de lichtste maan van Uranus. De lage dichtheid duidt erop dat de maan voornamelijk bestaat uit waterijs (tenminste 60%) en verder mogelijk uit silicaathoudend gesteente en organische componenten in zijn binnenste. Het oppervlak van Miranda is het meest extreme en meest gevarieerde van alle manen in ons zonnestelsel. Het lijkt erop alsof de maan lukraak bij elkaar is gekneed.

Er zijn kloven zichtbaar die tot 20 kilometer diep zijn, grote terrasvormige lagen en lukraak naast elkaar gelegen oude en jonge structuren. Deze lappendeken van verbroken terrein duidt op intense geologische activiteit die mogelijk in het verleden plaatsvond als gevolg van vrijkomende hitte door getijdenwerking in de periode dat de maan in een resonantie was met de grotere manen Ariël en Umbriël.

Als gevolg van deze resonantie is de excentriciteit van de baan vermoedelijk groter geworden en samen met de wisselende getijdenkrachten van Uranus is het binnenste van Miranda opgewarmd waardoor het oppervlak stevig werd vervormd. Daarnaast kan het zijn dat het binnenste van de maan niet volledig is verdeeld in een gesteente- en een ijslaag waardoor er in enkele gebieden lichter materiaal naar boven is gekomen. Dit zou de grote verschillen tussen oude en jonge gebieden kunnen verklaren.

Een andere theorie zegt dat Miranda er zo vreemd uitziet omdat er in het verre verleden een grote inslag heeft plaatsgevonden waarbij Miranda uit elkaar werd geslagen. De fragmenten klonterden weer samen en vormden een gefragmenteerde kern. In dit scenario, waarvan astronomen denken dat het misschien wel vijf keer is gebeurd, zijn de zwaardere fragmenten dieper in de kern terecht gekomen. De lichtere componenten zoals ijs en vluchtige delen zijn hier over heen komen liggen waarbij ze de gebroken vorm van de kern spiegelden.

Er worden vijf verschillende geologische structuren beschreven op Miranda waaronder kraters, coronae (lange gegroefde lijnen), regiones (geologische gebieden), rupes (kloven of steile rotswanden) en sulci (parallelle groeven).

De bekraterde gebieden op Miranda kunnen worden onderverdeeld in jonger lichter bekraterde gebieden en oudere, zwaarder bekraterde gebieden. De lichtere gebieden vertonen ook bergruggen en valleien en ze worden door duidelijke grenzen gescheiden van de oudere gebieden. De grootste bekende kraters hebben een doorsnede van ongeveer 30 kilometer, de overige kraters variëren in grootte van 5 tot 10 kilometer.

Op Miranda komt de grootste klif in het zonnestelsel voor. Dit gebied wordt Verona Rupes genoemd naar een locatie uit “Romeo en Julia” van Shakespeare. Deze klif is meer dan 5 kilometer hoog en is daarmee 12 keer dieper dan de Grand Canyon. Wetenschappers denken dat de bergruggen en kloven zijn ontstaan door extreme tektonische plaatwerking.

De bekendste coronae komen voor op het zuidelijk halfrond. Het zijn drie enorme gegroefde structuren die minstens 200 kilometer lang en tot 2 kilometer diep zijn. Ze worden Arden, Elsinore en Inverness genoemd. Allemaal locaties uit de toneelstukken van Shakespeare. Ze zijn mogelijk ontstaan door het opwellen van warm ijs.

Andere structuren op Miranda zijn mogelijk veroorzaakt door cryovulkanische uitbarstingen van ijsachtig magma die werden veroorzaakt door getijdenwerkingen in het verleden. Miranda heeft een albedo van 0,32 en is daarmee ongeveer even helder als Ariël, de helderste van de manen van Uranus. De aanwezigheid van koolstofhoudend materiaal in het ijs aan de oppervlakte zorgt er vermoedelijk voor dat de maan ietsje donkerder is dan Ariël.

Verkenning

De schijnbare helderheid van Miranda is veel te laag om de maan door amateurtelescopen te kunnen waarnemen. Wat we over de maan weten is verzameld gedurende de enige scheervlucht die langs de maan is uitgevoerd. Dit was in 1986 door de Voyager-2. Tijdens deze scheervlucht weer het zuidelijk halfrond van Miranda richting de Zon. Het noordelijk halfrond was in het duister gehuld dus daar hebben we helemaal niks van kunnen waarnemen.

Er staan momenteel geen missies gepland om Uranus en zijn manen nader te bestuderen en dat is wel jammer want het lijkt er op dat Uranus en zijn manen allesbehalve saai zijn.

Miranda in cijfers

Miranda in cijfers
Ontdekt doorGerard Kuiper
Datum ontdekking16 februari 1948
Gemiddelde afstand tot Mars129.900 km
Periapsis (dichtste nadering tot Mars)129.731 km
Apoapsis (grootste afstand tot Mars)130.069 km
Jaar0,00387 Aardse jaren
1.413 Aardse dagen
Omtrek baan816.185,43 km
Gemiddelde baansnelheid24.067,7 km/u
Baan excentriciteit0,0013
Equatoriale inclinatie t.o.v. de baan4.338°
Gemiddelde straal235 ± 0.7 km
Omtrek aan de evenaar1486,6 km
Volume54.918.670 km3
Massa65.941.411.056.276.500.000 kg
Dichtheid1,214 g/cm3
Oppervlakte698.710,82 km2
Zwaartekracht aan de oppervlakte0.079 m/s2
Ontsnappingssnelheid695 km/u
Lengte van de dagonbekend

Laatste bewerking: 14 november 2015
Bron: UniverseToday