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オベロン（/ ˈoʊbərɒn /）は、天王星の最も外側にある、2番目に大きい主要な衛星です。天王星の衛星の中で2番目に質量が大きく、太陽系で10番目に大きい衛星です。 1787年にウィリアム・ハーシェルによって発見されたオベロンは、シェイクスピアの『真夏の夜の夢』に登場する妖精の王の神話上の名前にちなんで名付けられました。その軌道は、天王星の磁気圏の外側に部分的に位置しています。
オベロンは、天王星形成直後に天王星を取り囲んでいた降着円盤から形成されたと考えられています。この衛星はほぼ同量の氷と岩石から構成されており、岩石質の核と氷質の地殻に分化していると考えられています。地殻と核の境界には液体の水の層が存在する可能性があります。暗くわずかに赤みを帯びたオベロンの表面は、主に小惑星や彗星の衝突によって形成されたようです。直径210kmにも達する多数の衝突クレーターで覆われています。オベロンには、初期の進化段階における内部の膨張に伴う地殻伸張によって形成された峡谷（地溝または断崖） のシステムがあります。
天王星系が間近で研究されたのは一度きりである。探査機ボイジャー2号が1986年1月にオベロンの画像を複数枚撮影し、それによって月の表面の40%を地図化することができた。
オベロンは1787年1月11日にウィリアム・ハーシェルによって発見されました。同じ日に、彼は天王星最大の衛星ティタニアも発見しました。[ 1 ] [ 12 ]彼は後にさらに4つの衛星の発見を報告しましたが、[ 13 ]それらは後に偽物であることが判明しました。[ 14 ]発見後約50年間、ティタニアとオベロンはウィリアム・ハーシェルの望遠鏡以外の機器では観測されませんでしたが、[ 15 ]現在では高性能のアマチュア望遠鏡で地球からこの衛星を見ることができます。 [ 10 ]
天王星の衛星はすべて、ウィリアム・シェイクスピアまたはアレクサンダー・ポープによって創造されたキャラクターにちなんで名付けられています。オベロンという名前は、 『真夏の夜の夢』の妖精の王オベロンに由来しています。[ 16 ]当時知られていた天王星の4つの衛星の名前はすべて、1852年にウィリアム・ラッセルの依頼でハーシェルの息子ジョンによって提案されました。[ 17 ]ラッセルは前年に他の2つの衛星、アリエルとウンブリエルを発見していました。 [ 18 ]ハーシェルが名前を考案したのか、ラッセルが考案してからハーシェルの許可を求めたのかは不明です。[ 19 ]この名前の形容詞形は、/ ˌɒbəˈroʊniən /です。[ 20 ]
オベロンは当初「天王星の第二衛星」と呼ばれ、1848年にラッセルによって天王星IIと命名された[ 21 ]が、彼は時折ハーシェルの番号付け（ティタニアとオベロンがIIとIV）を使用した[ 22 ] 。 1851年、ラッセルは最終的に既知の4つの衛星すべてを惑星からの距離の順にローマ数字で番号付けし、それ以来オベロンは天王星IVと命名されている[ 23 ]。
地球以外の惑星の衛星には、天文学文献でシンボルが与えられたことは一度もありませんでした。準惑星のシンボルのほとんどを設計したソフトウェアエンジニアのデニス・モスコウィッツは、オベロンのシンボルとして、オベロンの頭文字であるOとジェローム・ラランドの天王星のシンボルの低い球体を組み合わせたものを提案しました（
）。このシンボルは広く使用されていません。[ 24 ]
オベロンは天王星から約584,000 kmの距離を周回しており 、天王星の5つの主要な衛星の中で最も遠い衛星です。[ e ]オベロンの軌道は、天王星の赤道に対して軌道離心率と傾斜角が小さいです。[ 4 ]公転周期は約13.5日で、自転周期と一致しています。つまり、オベロンは潮汐固定されており、常に片面が惑星の方を向いています。[ 7 ]オベロンは軌道の大部分を天王星の磁気圏の外で過ごします。[ 25 ]その結果、その表面は太陽風に直接さらされます。[ 9 ]これは重要です。なぜなら、磁気圏内を周回する衛星の後縁半球は、惑星と共回転する磁気圏プラズマにさらされるからです。[ 25 ]この衝突により、後方の半球が暗くなる可能性があり、これは実際にオベロンを除くすべての天王星の衛星で観測されている（下記参照）。[ 9 ]
天王星はほぼ横向きで太陽の周りを公転し、その衛星は惑星の赤道面を公転しているため、衛星（オベロンを含む）は極端な季節サイクルの影響を受けます。北極と南極はそれぞれ42年間完全な暗闇に包まれ、その後42年間は太陽がずっと照り続け、各夏至には太陽がどちらかの極の天頂近くまで昇ります。 [ 9 ]ボイジャー2号のフライバイは、北半球のほぼ全体が暗闇に包まれていた1986年の南半球の夏至と重なりました。42年に一度、天王星が春分を迎え、その赤道面が地球と交差すると、天王星の衛星同士の相互掩蔽が起こります。そのような現象の一つが、2007年5月4日にオベロンがウンブリエルを掩蔽した際に約6分間観測されました。[ 26 ]
オベロンは、天王星の衛星の中でティタニアに次いで2番目に大きく、2番目に質量が大きく、太陽系で9番目に質量が大きい衛星です。 [ f ]ただし、土星の2番目に大きく、9番目に大きい衛星であるレアは、オベロンよりも質量が大きいにもかかわらず、オベロンとほぼ同じ大きさで、約0.4%大きいため、大きさでは10番目に大きい衛星です。[ 28 ]オベロンの密度は1.68 g/cm 3で、土星の衛星の典型的な密度よりも高く、水氷と高密度の非氷成分がほぼ同量で構成されていることを示しています。[ 29 ]後者は、岩石や炭素質物質、重有機化合物などからできている可能性があります。[ 7 ]水氷の存在は、衛星の表面に結晶状の水氷が発見された分光観測によって裏付けられています。 [ 9 ]オベロンの後方半球では、前方半球よりも水氷の吸収帯が強い。これは、前方半球の方が水氷の痕跡が強い他の天王星の衛星で観測されるのとは逆である。 [ 9 ]この非対称性の原因は不明だが、前方半球でより強い表面の衝突ガーデニング（衝突による土壌の生成）に関連している可能性がある。[ 9 ]隕石の衝突は、表面から氷を吹き飛ばし（叩き落とし）、暗い非氷物質を残す傾向がある。[ 9 ]暗い物質自体は、メタン包接化合物の放射線処理、または他の有機化合物の放射線による黒化の結果として形成された可能性がある。[ 7 ] [ 30 ]
オベロンは、岩石質の核が氷のマントルに囲まれている構造になっている可能性がある。[ 29 ]もしそうだとすれば、核の半径（480 km）は月の半径の約63%、質量は約54%であり、その比率は月の組成によって決まる。オベロンの中心部の圧力は約0.5 GPa（5 kbar）である。[ 29 ]氷のマントルの現在の状態は不明である。氷に十分なアンモニアやその他の不凍液が含まれている場合、オベロンは核とマントルの境界に液体の海洋層を持つ可能性がある。この海洋が存在する場合、その厚さは最大40 km、温度は約180 K（水とアンモニアの共晶温度176 Kに近い）である。[ 29 ]しかし、オベロンの内部構造は、現在よく分かっていない熱履歴に大きく依存している。しかし、より最近の出版物では、天王星の大きな衛星全体に活発な地下海が存在するという見解が支持されているようです。[ 31 ] [ 32 ]
オベロンはウンブリエルに次いで天王星の2番目に暗い大きな衛星です。[ 8 ]その表面は強い衝サージを示し、反射率は位相角0°（幾何アルベド）で31%から、約1°の角度で22%に減少します。オベロンのボンドアルベドは約14%と低いです。[ 8 ]その表面は一般的に赤色ですが、新鮮な衝突堆積物は中性またはわずかに青色です。[ 33 ]実際、オベロンは天王星の主要な衛星の中で最も赤い衛星です。その後方半球と前方半球は非対称で、後者は前者よりもはるかに赤く、これは後者の方が暗赤色の物質を多く含んでいるためです。[ 30 ]表面の赤化は、太陽系の年齢にわたって荷電粒子や微小隕石が表面に衝突することによって引き起こされる宇宙風化の結果であることが多いです。 [ 30 ]しかし、オベロンの色の非対称性は、おそらく不規則衛星から天王星系の外側から螺旋状に降り注ぐ赤みがかった物質の集積によって引き起こされている可能性が高く、それは土星の衛星イアペトゥスと同様に、主に先行半球で起こるだろう。[ 34 ]
オベロンの表面は、衝突クレーターと峡谷（「峡谷」―深く細長く急峻な側面を持つ窪地[ 35 ]で、地球上ではおそらく地溝帯や断崖と呼ばれるだろう）という2つの主要な地質学的特徴によって支配されている[ 7 ] 。オベロンの表面は、天王星の衛星の中で最もクレーターが多く、クレーター密度は飽和状態に近づいている―新しいクレーターの形成と古いクレーターの破壊が釣り合っている状態である。このクレーターの数の多さは、オベロンが天王星の衛星の中で最も古い表面を持っていることを示している[ 36 ] 。クレーターの直径は、既知の最大のクレーターであるハムレット[ 36 ] で最大206キロメートルに達する[ 37 ]。多くの大きなクレーターは、比較的新しい氷からなる明るい衝突噴出物（光線）に囲まれている。[ 7 ]最大のクレーターであるハムレット、オセロ、マクベスの底面は、形成後に堆積した非常に暗い物質でできている。[ 36 ]ボイジャーの画像の一部では、オベロンの南東縁付近に高さ約 11 km のピークが観測されており、 [ 38 ]これは直径約 375 km の大きな衝突盆地の中心ピークである可能性がある。[ 38 ]オベロンの表面は峡谷のシステムによって横断されているが、タイタニアで見られるものほど広範囲ではない。[ 7 ]峡谷の側面は、おそらく正断層[ g ]によって形成された崖であり、これは古いものか新しいものかのどちらかである。後者はいくつかの大きなクレーターの明るい堆積物を横断しており、それらが後に形成されたことを示している。[ 39 ]オベロンで最も目立つ峡谷はモムール峡谷である。[ 40 ]
オベロンの地質は、衝突クレーターの形成と内因性の表面更新という、2つの相反する力の影響を受けています。[ 39 ]前者は月の歴史全体にわたって作用し、現在の外観の主な原因となっています。[ 36 ]後者のプロセスは、月の形成後しばらくの間活動していました。内因性のプロセスは主に構造的な性質のものであり、氷の地殻にある巨大な亀裂である峡谷の形成につながりました。[ 39 ]峡谷は古い表面の一部を消し去りました。[ 39 ]地殻の亀裂は、オベロンが約0.5%膨張したことによって引き起こされました。[ 39 ]これは、古い峡谷と新しい峡谷に対応する2つの段階で発生しました。
主に前面半球とクレーター内部に現れる暗い斑点の性質は不明である。一部の科学者は、それらが氷火山起源（月の海の類似物）であると仮説を立てているが[ 36 ] 、他の科学者は、衝突によって純粋な氷（地殻）の下に埋もれた暗い物質が掘り出されたと考えている[ 33 ] 。後者の場合、オベロンは少なくとも部分的に分化しており、氷の地殻が分化していない内部の上に位置しているはずである[ 33 ] 。
オベロンは、降着円盤または亜星雲から形成されたと考えられています。これは、天王星の形成後しばらくの間、天王星の周囲に存在していたか、あるいは天王星に大きな傾斜角を与えた可能性が最も高い巨大衝突によって作られたガスと塵の円盤です。[ 43 ]亜星雲の正確な組成は不明ですが、土星の衛星と比較してオベロンや他の天王星の衛星の密度が比較的高いことから、水が比較的少なかった可能性が示唆されます。[ h ] [ 7 ]メタンやアンモニアの代わりに、一酸化炭素やN2の形でかなりの量の炭素と窒素が存在していた可能性があります。[ 43 ]このような亜星雲で形成された衛星は、水氷（COとN2が包接化合物として閉じ込められている）が少なく、岩石が多く含まれているため、密度が高くなっています。[ 7 ]
オベロンの形成は数千年続いたと考えられている。[ 43 ]形成に伴う衝突により、月の外層が加熱された。[ 44 ] 約60kmの深さで最高温度約230Kに達した 。[ 44 ]形成終了後、地下層は冷却したが、オベロン内部は岩石中の放射性元素の崩壊により加熱された。 [ 7 ]冷却された地表付近の層は収縮し、内部は膨張した。これにより、月の地殻に強い伸張応力が生じ、亀裂が生じた。現在の峡谷系は、約2億 年続いたこの過程の結果である可能性があり、[ 45 ]この原因による内因性の活動は数十億年前に停止したことを示唆している。[ 7 ]
初期の集積加熱と放射性元素の継続的な崩壊は、アンモニア（水和アンモニアの形）や塩などの不凍液が存在していれば、氷を溶かすのに十分強かったと考えられます[ 45 ] 。 [ 29 ]さらに融解が進むと、氷が岩石から分離し、氷のマントルに囲まれた岩石の核が形成された可能性があります。溶解したアンモニアを豊富に含む液体の水（「海」）の層が、核とマントルの境界に形成された可能性があります。[ 29 ]この混合物の共晶温度は176 Kです。 [ 29 ]温度がこの値より下がれば、海は今頃凍っているでしょう。水の凍結は内部の膨張につながり、峡谷のような地溝の形成にも寄与した可能性があります。[ 36 ]それでも、オベロンの進化に関する現在の知識は非常に限られています。最近の分析では、天王星のより大きな衛星には活発な地下海が存在する可能性が高いと結論付けられています。[ 46 ]
これまでのところ、オベロンのクローズアップ画像は、1986年1月に天王星をフライバイしたボイジャー2号探査機によるものだけです。ボイジャー2号がオベロンに最も接近した距離は470,600 kmであったため[ 47 ] 、この衛星の最高の画像の空間分解能は約6 kmです[ 36 ] 。画像は表面の約40%をカバーしていますが、地質学的マッピングを可能にする解像度で撮影されたのは表面の25%だけです[ 36 ]。フライバイの時点では、オベロンの南半球は太陽の方を向いていたため、暗い北半球を調査することはできませんでした[ 7 ] 。他の宇宙船はこれまで天王星系を訪れたことがありません。
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