home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / pc / text / facts / vgrur.fs < prev    next >
Text File  |  1993-06-28  |  15KB  |  274 lines

  1. URANUS SCIENCE SUMMARY
  2.  
  3.  
  4.  
  5.         NASA's Voyager 2 spacecraft flew closely past distant
  6. Uranus, the seventh planet from the Sun, in January 1986.         
  7.         At its closest, the spacecraft came within 81,500
  8. kilometers (50,600 miles) of Uranus's cloudtops on Jan. 24, 1986.
  9.         Voyager 2 radioed thousands of images and voluminous
  10. amounts of other scientific data on the planet, its moons, rings,
  11. atmosphere, interior and the magnetic environment surrounding
  12. Uranus.
  13.         Since launch on Aug. 20, 1977, Voyager 2's itinerary
  14. has taken the spacecraft to Jupiter in July 1979, Saturn in
  15. August 1981, and then Uranus.  Voyager 2's next encounter is with
  16. Neptune in August 1989.  Both Voyager 2 and its twin, Voyager 1,
  17. will eventually leave our solar system and enter interstellar
  18. space.
  19.         Voyager 2's images of the five largest moons around
  20. Uranus revealed complex surfaces indicative of varying geologic
  21. pasts.  The cameras also detected 10 previously unseen moons. 
  22. Several instruments studied the ring system, uncovering the fine
  23. detail of the previously known rings and two newly detected
  24. rings.  Voyager data showed that the planet's rate of rotation is
  25. 17 hours, 14 minutes.  The spacecraft also found a Uranian
  26. magnetic field that is both large and unusual.  In addition, the
  27. temperature of the equatorial region, which receives less
  28. sunlight over a Uranian year, is nevertheless about the same as
  29. that at the poles.
  30. Before Voyager
  31.         Nearly 3 billion kilometers (1.8 billion miles) from
  32. Earth, Uranus is the most distant object yet visited by a
  33. spacecraft.  Uranus is so far away that scientists knew
  34. comparatively little about it before Voyager 2 undertook its
  35. historic first-ever encounter with the planet.
  36.         Indeed, since its discovery by William Herschel in
  37. 1781, Uranus had remained largely a mystery throughout the
  38. ensuing two centuries.  Five moons -- the first discovered in
  39. 1787, the last in 1948 -- were visible only as tiny points of
  40. light.  A system of nine narrow rings went undetected until 1977. 
  41. The planet's rate of rotation could be estimated only roughly and
  42. was believed to be anywhere from 16 to 24 hours.  Before Voyager,
  43. there were indirect indications of a magnetic field at Uranus,
  44. although the evidence was not conclusive.
  45.         Scientists were not sure what to expect from Uranus's
  46. strange orientation.  The planet is tipped on its side, with its
  47. orbiting moons and rings forming a giant celestial bull's-eye. 
  48. As a result, the northern and southern polar regions are
  49. alternatively exposed to sunlight or to the dark of space during
  50. the planet's 84-year orbit around the Sun.
  51. The Encounter
  52.  
  53.         Voyager 2's encounter of Uranus began Nov. 4, 1985 with
  54. an observatory phase.  Activity built to a peak in late January
  55. 1986, with most of the critical observations occurring in a six-
  56. hour period in and around the time of closest approach.  The
  57. spacecraft made its closest approach to Uranus at 9:59 a.m. PST
  58. on Jan. 24.
  59.  
  60.         To prepare for the flyby of this unusual planetary
  61. system, engineers extensively reprogrammed Voyager 2's onboard
  62. computers via radio control from the ground.  They endowed the
  63. spacecraft with new capabilities that would enable it to return
  64. clear, close-up pictures despite the dim light and high velocity
  65. at which Voyager would be passing its targets.  (Uranus receives
  66. about 1/400th of the sunlight that falls on Earth.)
  67.         In addition, giant antenna receiving stations on Earth
  68. were linked electronically in order to capture and enhance
  69. Voyager's faint radio signal.
  70. Moons
  71.         Voyager 2 obtained clear, high-resolution images of
  72. each of the five large moons of Uranus known before the
  73. encounter: Miranda, Ariel, Umbriel, Titania and Oberon.  The two
  74. largest, Titania and Oberon, are about 1,600 kilometers (1,000
  75. miles) in diameter, roughly half the size of Earth's Moon.  The
  76. smallest, Miranda, is only 500 kilometers (300 miles) across, or
  77. just one-seventh the lunar size.
  78.         The 10 new moons discovered by Voyager bring the total
  79. number of known Uranian satellites to 15.  The largest of the
  80. newly detected moons, named Puck, is about 150 kilometers (about
  81. 90 miles) in diameter, or larger than most asteroids.
  82.         Preliminary analysis shows that the five large moons
  83. are ice-rock conglomerates like the satellites of Saturn.  The
  84. large Uranian moons appear, in fact, to be about 50 percent water
  85. ice, 20 percent carbon- and nitrogen-based materials, and 30
  86. percent rock.  Their surfaces, almost uniformly dark gray incolor, display varying degrees of geologic history.  Very
  87. ancient, heavily cratered surfaces are apparent on some of the
  88. moons, while others show strong evidence of internal geologic
  89. activity.
  90.         Titania, for example, is marked by huge fault systems
  91. and canyons that indicate some degree of geologic activity in its
  92. history.  These features may be the result of tectonic movement
  93. in its crust.  Ariel has the brightest and possibly the
  94. geologically youngest surface in the Uranian moon system.  It is
  95. largely devoid of craters greater than about 50 kilometers (30
  96. miles) in diameter.  This indicates that low-velocity material
  97. within the Uranian system itself peppered the surface, helping to
  98. obliterate larger, older craters.  Ariel also appears to have
  99. undergone a period of even more intense activity leading to many
  100. fault valleys and what appear to be extensive flows of icy
  101. material.  Where many of the larger valleys intersect, their
  102. surfaces are smooth; this could indicate that the valley floors
  103. have been covered with younger icy flows.
  104.         Umbriel is ancient and dark, apparently having
  105. undergone little geologic activity.  Large craters pockmark its
  106. surface.  The darkness of Umbriel's surface may be due to a
  107. coating of dust and small debris somehow created near and
  108. confined to the vicinity of that moon's orbit.
  109.         The outermost of the pre-Voyager moons, Oberon, also
  110. has an old, heavily cratered surface with little evidence of
  111. internal activity other than some unknown dark material
  112. apparently covering the floors of many craters.
  113.  
  114.         Miranda, innermost of the five large moons, is one of
  115. the strangest bodies yet observed in the solar system.  Voyager
  116. images, which showed some areas of the moon at resolutions of a
  117. kilometer or less, consists of huge fault canyons as deep as 20
  118. kilometers (12 miles), terraced layers and a mixture of old and
  119. young surfaces.  The younger regions may have been produced by
  120. incomplete differentiation of the moon, a process in which
  121. upwelling of lighter material surfaced in limited areas. 
  122. Alternatively, Miranda may be a reaggregation of material from an
  123. earlier time when the moon was fractured into pieces by a violent
  124. impact.  
  125.         Given Miranda's small size and low temperature 
  126. (-335 degrees Fahrenheit or -187 Celsius), the degree and
  127. diversity of the tectonic activity on this moon has surprised
  128. scientists.  It is believed that an additional heat source such
  129. as tidal heating caused by the gravitational tug of Uranus must
  130. have been involved.  In addition, some means must have mobilized
  131. the flow of icy material at low temperatures.
  132. The Rings
  133.         All nine previously known rings of Uranus were
  134. photographed and measured, as were other new rings and ringlets
  135. in the Uranian system.  These observations showed that Uranus's
  136. rings are distinctly different from those at Jupiter and Saturn.
  137.         Radio measurements showed the outermost ring, the
  138. epsilon, to be composed mostly of ice boulders several feet
  139. across.  However, a very tenuous distribution of fine dust also
  140. seems to be spread throughout the ring system.
  141.         Incomplete rings and the varying opacity in several of
  142. the main rings leads scientists to believe that the ring system
  143. may be relatively young and did not form at the same time as
  144. Uranus.  The particles that make up the rings may be remnants of
  145. a moon that was broken by a high-velocity impact or torn up by
  146. gravitational effects.
  147.         To date, two new rings have been positively identified. 
  148. The first, 1986 U1R, was detected between the outermost of the
  149. previously known rings -- epsilon and delta -- at a distance of
  150. 50,000 kilometers (31,000 miles) from Uranus's center.  It is a
  151. narrow ring like the others.  The second, designated 1986 U2R, is
  152. a broad region of material perhaps 3,000 kilometers (1,900 miles)
  153. across and just 39,000 kilometers (24,000 miles) from the
  154. planet's center. 
  155.         The number of known rings may eventually grow as a
  156. result of observations by the Voyager 2 photopolarimeter
  157. instrument.  The sensor revealed what may be a large number of
  158. narrow rings -- or possibly incomplete rings or ring 
  159. arcs -- as small as 50 meters (160 feet) in width.  
  160.         The individual ring particles were found to be of  low
  161. reflectivity.  At least one ring, the epsilon, was found to be
  162. gray in color.  Important clues to Uranus's ring structure may
  163. come from the discovery that two small moons --Cordelia and
  164. Ophelia -- straddle the epsilon ring.  This finding lends
  165. credence to theories that small moonlets may be responsible for
  166. confining or deflecting material into rings and keeping it from
  167. escaping into space.  Eighteen such satellites were expected to
  168.  
  169. have been found, but only two were photographed. 
  170.         The sharp edge of the epsilon ring indicates that the
  171. ring is less than 150 meters (500 feet) thick and that particles
  172. near the outer edge are less than 30 meters (100 feet) in
  173. diameter. 
  174.         The epsilon ring is surprisingly deficient in particles
  175. smaller than about the size of a beachball.  This may be due to
  176. atmospheric drag from the planet's extended hydrogen atmosphere,
  177. which probably siphons smaller particles and dust from the ring.
  178. The Planet
  179.         As expected, the dominant constituents of the
  180. atmosphere are hydrogen and helium.  But the amount of helium --
  181. about 15 percent -- was considerably less than the 40 percent
  182. that had been suggested by some Earth-based studies.  Methane,
  183. acetylene and other hydrocarbons exist in much smaller
  184. quantities.  Methane in the upper atmosphere absorbs red light,
  185. giving Uranus its blue-green color.  
  186.         Voyager images showed that the atmosphere is arranged
  187. into clouds running at constant latitudes, similar to the
  188. orientation to the more vivid latitudinal bands seen on Jupiter
  189. and Saturn.  Winds at mid-latitudes on Uranus blow in the same
  190. direction as the planet rotates, just as on Earth, Jupiter and
  191. Saturn.  These winds blow at velocities of 40 to 160 meters per
  192. second (90 to 360 miles per hour); on Earth, jet streams in the
  193. atmosphere blow at about 50 meters per second (110 mph).  Radio
  194. science experiments found winds of about 100 meters per second
  195. blowing in the opposite direction at the equator.
  196.         A high layer of haze -- photochemical smog -- was
  197. detected around the sunlit pole.
  198.         The sunlit hemisphere also was found to radiate large
  199. amounts of ultraviolet light, a phenomenon that Voyager
  200. scientists have dubbed "dayglow."
  201.         The average temperature on Uranus is about 60 Kelvin (-
  202. 350 degrees Fahrenheit).  The minimum near the tropopause is 52 K
  203. (-366 F) at the 0.1-bar pressure level.  (The tropopause is the
  204. boundary between the stratosphere and the troposphere, the lowest
  205. level of atmosphere, comparable to the region on Earth where life
  206. abounds.  One bar is the average pressure at sea level on Earth.)
  207.         Surprisingly, the illuminated and dark poles, and most
  208. of the planet, show nearly the same temperature below the
  209. tropopause.  Voyager instruments did detect a somewhat colder
  210. band between 15 and 40 degrees latitude, where temperatures are
  211. about 2 to 3 K lower.  The temperatures rise with increasing
  212. altitude, reaching 150 K (-190 F) in the rarified upper
  213. atmosphere.  Below this level, temperatures increase steadily to
  214. thousands of degrees in the interior.
  215. Magnetosphere
  216.         Radio emissions detected several days before closest
  217. approach provided the first conclusive indication that Uranus
  218. actually possesses an magnetosphere.
  219.         Not only does a Uranian magnetic field exist; it is
  220. intense and skewed with its axis tilted at a 60-degree angle to
  221. rotational axis.  At Earth, by comparison, the two axes are
  222. offset by about 12 degrees.
  223.  
  224.         The intensity of the magnetic field at Uranus's surface
  225. is roughly comparable to that of Earth's, though it varies much
  226. more from point to point because of its large offset from the
  227. center of Uranus.  The magnetic field source is unknown; the
  228. electrically conductive, super-pressurized ocean of water and
  229. ammonia once thought to lie between the core and the atmosphere
  230. now appears to be nonexistent.  The magnetic fields of Earth and
  231. other planets are believed to arise from electrical currents
  232. produced in their molten cores.
  233.         As at Mercury, Earth, Jupiter and Saturn, there is a
  234. magnetic tail extending millions of miles behind Uranus.  Voyager
  235. measured the magnetotail to at least 10 million kilometers (6.2
  236. million miles) behind the planet.  The extreme tilt of the
  237. magnetic axis, combined with the tilt of the rotational axis,
  238. causes the field lines in this cylindrical magnetotail to be
  239. wound into a corkscrew shape.
  240.         Voyager 2 found radiation belts at Uranus of an
  241. intensity similar to those at Saturn, although they differ in
  242. composition.  The radiation belts at Uranus appear to be
  243. dominated by hydrogen ions, without any evidence of heavier ions
  244. (charged atoms) that might have been sputtered from the surfaces
  245. of the moons.  Uranus's radiation belts are so intense that
  246. irradiation would quickly darken (within 100,000 years) any
  247. methane trapped in the icy surfaces of the inner moons and ring
  248. particles.  This may have contributed to the darkened surfaces of
  249. the moons and ring particles.
  250.         Voyager detected radio emissions from Uranus that,
  251. along with imaging data, helped narrow the planet's rate of
  252. rotation to about 17 hours, 14 minutes.
  253. The Next Encounter
  254.          The Uranus encounter officially came to an end on Feb.
  255. 25, 1986.  Eleven days earlier, project engineers took a major
  256. step toward the encounter at Neptune by commanding Voyager 2 to
  257. fire its thrusters for a course-correction maneuver lasting more
  258. than 2-1/2 hours.
  259.         Voyager 2 will fly about 1,300 kilometers (800 miles)
  260. over the north pole of Neptune at 9 p.m. PDT on Aug. 24, 1989. 
  261. Five hours later, Voyager 2 will encounter Neptune's moon, Triton
  262. -- the spacecraft's final destination before heading toward the
  263. boundary of our solar system.
  264.         The Voyager project manager is Norman R. Haynes of JPL,
  265. and George P. Textor, also of JPL, is the deputy project manager. 
  266. Dr. Edward C. Stone of the California Institute of Technology is
  267. the project scientist.  Dr. Ellis D. Miner of JPL is the deputy
  268. project scientist.  JPL manages the Voyager Project for NASA's
  269. Office of Space Science and Applications.
  270.                            #####
  271.          
  272.  
  273. 12/21/88
  274. MBM