Мир за пределами планеты Земля довольно жесток. Множество объектов Солнечной системы разрушилось, ещё когда наш небольшой уголок в Галактике был совсем юн и наша звезда только-только начинала разгораться. Их фрагменты учёные до сих пор находят повсюду: например, в поясе астероидов или в поясе Койпера. Одна часть юных планет и крошечных небесных тел не смогла пережить столкновения, другая – стала жертвой приливных сил гравитации иных, более крупных планет, разорвавших их на мелкие осколки, а третья часть и вовсе могла быть вытеснена своими соседями в межзвёздное пространство. Но каждая планета, каждая её луна и даже каждый астероид, – все они хранят свои тайны, из которых складывается история Солнечной системы в целом. Немало загадок связано с крошечной луной Урана, сопровождающей его с незапамятных времён.

Спутники Урана вообще не отличаются особой красотой, однако Миранда среди них действительно гадкий утенок. Кажется, будто творец всех лун солнечной системы под конец слепил вместе оставшийся после трудового дня мусор и запустил его комком на орбиту Урана.

Однако если людям когда-нибудь удастся прилуниться на этом спутнике, их глазам откроются зрелища, невиданные в космосе. Миранда обладает наиболее разнообразным ландшафтом в солнечной системе: гигантские хребты чередуются с глубокими равнинами, а многие каньоны в 12 раз глубже знаменитого Гран-Каньона.

Миранда – странный спутник, у которого определенно было бурное прошлое. Это самый близкий к Урану большой спутник: диаметр его составляет 480 км.

В 1986 году мимо этого спутника пролетал аппарат Вояджер-2. Наблюдения показали большое разнообразие поверхностных структур. Это привело к предположению, что поверхность этого спутника 5 раз перестраивалась за время эволюции. На изображениях Миранды видна структура в виде латинской буквы "V", рядом находятся горные хребты и долины, старые кратерированные и молодые гладкие области, затененные каньоны глубиной до 20 км. Немного ниже центра находится большой кратер Алонсо глубиной 24 км.

Из пяти спутников Урана, известных до полета Вояджера-2, Миранда является самой маленькой и самой близкой к планете. Она примерно 500 км в диаметре, этот размер слишком мал, чтобы поддерживать тектоническую активность. Тем не менее, у нее одна из самых странных поверхностей. У нее самый разнообразный ландшафт среди внеземных тел. Спутник имеет гигантские каньоны глубиной до 20 км. В связи с низкой гравитацией и большими скалами, падение с самого высокого утеса до подножья займет целых 10 минут.

Ученые расходятся во мнениях относительно того, какие процессы ответственны за формирование поверхности. Одно из предположений состоит в том, что поверхность, была разбита колоссальным столкновением. Другим, более вероятным сценарием является тот, что многочисленные удары метеоритов, частично расплавили ледяные недра и вода, поднимающаяся к поверхности Миранды, замерзла, образовав текущий ландшафт.

Она почти такая же яркая, как у Ариэля (самой яркой из больших лун Урана), но ни один из спутников не отражает более чем трети солнечного света, который падает на них. Это говорит о том, что их поверхность покрыта углеродистым материалом.

Яркость луны резко возрастает, когда она находится в оппозиции, то есть, когда наблюдатель находится непосредственно между ней и Солнцем. Это указывает на то, что ее поверхность является пористой. Эта структура может быть результатом многочисленных ударов микрометеоритов.

Все большие луны Урана, в основном состоят из примерно равных количеств водяного льда и скальных пород. В отличие от других четырех главных спутников Урана, ее орбита слегка наклонена под углом 4,3 градуса. Она была обнаружена на фотографиях Урана Джерардом Койпером 16 февраля 1948 года в обсерватории Мак-Дональд в западном Техасе. Названа в честь дочери Просперо из пьесы Уильяма Шекспира «Буря». На один оборот вокруг планеты, она тратит 1,4 суток, вращаясь на расстоянии 129900 км от Урана.

Миранда является самым маленьким и наиболее близким спутником Урана. Впервые он был обнаружен Дж. Койпером в 1948 году. Этот спутник был сфотографирован только один раз, при пролете межпланетного корабля «Вояджер-2» в январе 1986 года. Ученым удалось изучить лишь южное полушарие Миранды, так как северное было спрятано во тьме.

Миранда – спутник планеты Уран, который обладает самым разнообразным ландшафтом среди небесных тел. Он имеет гигантские каньоны, которые достигают в глубину 20 км. Кратерные участки различаются: есть молодые и старые, с малым и, наоборот, большим количеством кратеров. Самые массивные кратеры имеют диаметр 30 км. Столь неоднородная местность свидетельствует о том, что в прошлом имела место быть интенсивная геологическая активность. Ученые полагают, что каньоны и хребты – это блоки тектонического наклона, которые образуют узоры с крутыми впадинами.

Вояджер 2 должен был подлететь ближе к Урану для того, чтобы получить дополнительную скорость, необходимую для полета к Нептуну (так называемый гравитационный маневр). А поскольку вся система Урана ориентирована практически под прямым углом к эклиптике, то он приближался только к Миранде. До полета Вояджера о Миранде было мало что известно и, поскольку она не является самым большим спутником Урана и не выделяется ничем примечательным, то она, вероятно, не была бы выбрана как главная цель исследований в системе Урана. Однако, "удачный" пролет Вояджера показал, что Миранда гораздо интереснее, чем считалось ранее.

Миранда состоит примерно наполовину из водяного льда и наполовину из скальных пород. Поверхность Миранды полностью перемешанная с обильно покрытыми кратерами участками местности идущими вперемешку со впадинами, долинами и утесами (один из них более 5 километров высотой; фото слева).

Сначала изображения Миранды полученные с Вояджера 2 выглядели загадочно. Все предполагали, что спутники Урана покажут достаточно бедную историю внутренней активности (как Каллисто). Объяснения этих причудливых, доселе невиданных типов рельефов были достаточно затруднительными для тех, кто должен был это делать по телевизору. Здесь их обычный впечатляющий и таинственный технический жаргон иссяк и им пришлось прибегнуть к помощи таких терминов как "шеврон" ("chevron"), "ипподром" ("race track") и "слоеный торт" ("layer cake") для описания уникальных деталей рельефа Миранды.

Первоначально предполагалось, что Миранда несколько раз полностью разрушалась и собиралась вновь за время своего существования. При этом каждый раз некоторые части исходной поверхности погружались внутрь, а наружу выходили внутренние слои. Теперь, однако, более модной является гипотеза о подъеме на поверхность глубинных вод, возникающих из-за частичного плавления льдов.

Вояджер 2 пролетал так близко от Миранды, а уровень света был там так низок (почти 3 миллиарда км от Солнца), что пришлось применять специальные меры, чтобы избежать смазывания изображений. Это было достигнуто посредством вращения всего космического корабля при открытом затворе камеры для компенсации смещения изображения. У полученных картинок было самое лучшее разрешение за всю экспедицию.

Миранда выделяется среди спутников Солнечной системы. На нескольких снимках, сделанных Voyager-2 в 1986 году, видно, что ее южное полушарие (единственная часть, которую мы видели) – это череда ледяных скал, образующих желобчатый рельеф, изрезанный неровными уступами и кратерами, как квадраты на одеяле. Большинство исследователей подозревают, что эти причудливые структуры являются результатом приливных сил и нагревания луны.

Калеб Стром, аспирант Университета Северной Дакоты, который работал с Нордхаймом и Алексом Паттхоффом из Института планетарных наук в Аризоне, просмотрел снимки Voyager-2. Команда решила объяснить загадочную геологию Миранды путем обратного проектирования особенностей поверхности, работая в обратном направлении, чтобы выяснить, какой должна была быть внутренняя структура спутника, чтобы сформировать его геологию в ответ на приливные силы.

После первого картографирования различных особенностей поверхности, таких как трещины, хребты и уникальная трапециевидная корона Миранды, команда разработала компьютерную модель для тестирования нескольких возможных структур недр луны, сопоставив предсказанные модели напряжений с реальной геологией поверхности.

Настройка, которая обеспечила наилучшее соответствие между прогнозируемыми структурами напряжений и наблюдаемыми особенностями поверхности, требовала существования огромного океана под ледяной поверхностью Миранды примерно 100–500 млн лет назад. Согласно исследованию, глубина этого подповерхностного океана составляла не менее 100 км, а толщина ледяной коры не превышала 30 км.

Учитывая, что Миранда имеет радиус всего 235 км, океан заполнил бы почти половину тела луны. «Этот результат стал большой неожиданностью для команды», – сказал Стром.

Исследователи считают, что ключевым фактором в создании этого океана были приливные силы между Мирандой и соседними спутниками. Эти регулярные гравитационные буксиры могут быть усилены орбитальными резонансами – конфигурацией, когда период обращения каждого спутника вокруг планеты является точным целым числом периодов других спутников.

Например, спутники Юпитера Ио и Европа имеют резонанс 2:1 – на каждые две орбиты Ио вокруг Юпитера Европа делает ровно одну, что приводит к возникновению приливных сил, которые, как известно, поддерживают океан под поверхностью Европы.

Эти орбитальные конфигурации и, как следствие, приливные силы деформируют спутники, как резиновые мячи, что приводит к трению и теплу, которые поддерживают тепло внутри. Это также создает напряжения, которые растрескивают поверхность, создавая богатый гобелен геологических особенностей.

Численное моделирование предполагает, что Миранда и ее соседние спутники, вероятно, имели такой резонанс в прошлом, предлагая потенциальный механизм, который мог разогреть недра Миранды, чтобы создать и поддерживать подземный океан.

В какой-то момент орбитальный балет лун десинхронизировался, замедлив процесс нагревания так, что недра луны начали охлаждаться и застывать. Но команда считает, что недра Миранды еще не полностью замерзли. Если бы океан полностью замерз, он бы расширился и вызвал определенные заметные трещины на поверхности, которых там нет.

Океана на Миранде не предполагалось. Ввиду его малого размера и старого возраста, ученые считали, что это, скорее всего, замерзший шар льда. Считалось, что остатки тепла от его образования давно рассеялись. Но, как отмечает Паттхофф, прогнозы относительно ледяных спутников могут быть ошибочными, о чем свидетельствует спутник Сатурна Энцелад.

До прибытия космического аппарата Cassini в 2004 году многие ученые считали Энцелад замерзшим шаром льда и скалы. Но на самом деле он скрывал в себе глобальный океан и активные геологические процессы. «Мало кто из ученых ожидал, что Энцелад будет геологически активным, – говорит Паттхофф. – Сейчас этот спутник является главной мишенью в поисках жизни за пределами Земли».

Миранда может быть похожим случаем. Она сопоставима по размеру и составу с Энцеладом и, согласно исследованию 2023 года, проведенному под руководством Яна Коэна из APL, может активно выбрасывать материал в космос. Если Миранда имеет океан, он может стать будущей целью для изучения пригодности к жизни. Однако Нордхайм предостерегает, что мы еще много не знаем о Миранде и спутниках Урана, чтобы делать предположения о существовании жизни.

Ось вращения Миранды, как и других крупных спутников Урана, лежит почти в плоскости орбиты планеты, и это приводит к очень своеобразным сезонным циклам. Сформировалась Миранда, скорее всего, из аккреционного диска (или туманности), который либо существовал вокруг Урана в течение какого-то времени после формирования планеты, либо образовался при мощном столкновении, которое, вероятно, и дало Урану большой наклон оси вращения (97,86 градусов). Между тем у Миранды самое большое среди крупных спутников Урана наклонение орбиты к экватору планеты: 4,338 градусов.

Поверхность спутника, вероятно, состоит из водяного льда, смешанного с силикатами, карбонатами и аммиаком. Удивительно, что этот маленький спутник обладает большим разнообразием форм рельефа (обычно у тел такого размера поверхность более однородна из-за отсутствия эндогенной активности). Там есть просторные холмистые равнины, усеянные кратерами и пересечённые сетью разломов, каньонов и крутых уступов. На поверхности видны три необычные области размером более 200 км (так называемые венцы).

Эти геологические образования, как и удивительно большое наклонение орбиты, указывают на сложную геологическую историю Миранды. На неё могли влиять орбитальные резонансы, приливные силы, конвекция в недрах, частичная гравитационная дифференциация и расширение их вещества, а также эпизоды криовулканизма.

Миранда – самый близкий к Урану из его крупных спутников: она находится на расстоянии около 129900 км от планеты. Эксцентриситет у её орбиты невелик (0,0013), а наклонение к плоскости экватора Урана намного больше, чем у орбит всех остальных его регулярных спутников: 4,232 градусов. Другими словами, орбита Миранды практически круговая, причём её плоскость (как и плоскость экватора Урана) почти перпендикулярна плоскости орбиты планеты. Большое наклонение орбиты к экватору Урана, возможно, связано с тем, что Миранда могла быть в орбитальном резонансе с другими спутниками – например, в резонансе 3:1 с Умбриэлем и, вероятно, в резонансе 5:3 с Ариэлем. Орбитальный резонанс с Умбриэлем мог увеличить эксцентриситет орбиты Миранды, слабо изменив орбиту Умбриэля.

Большой эксцентриситет орбиты приводит к регулярному изменению величины приливных сил и, как следствие, к трению в недрах спутника и их нагреву. Это могло быть источником энергии для геологической активности. Из-за низкой сплющенности и малого размера Урана его спутникам намного легче уйти из орбитального резонанса, чем спутникам Сатурна или Юпитера. Пример тому – Миранда, которая ушла из резонанса (посредством механизма, который, вероятно, и придал её орбите аномально большое наклонение).

Орбитальный период составляет 1,41347925 земных суток и совпадает с периодом вращения. Миранда всегда повёрнута к Урану одной стороной, её орбита полностью находится в его магнитосфере, а атмосферы у неё нет. Поэтому её ведомое полушарие постоянно бомбардируется частицами магнитосферной плазмы, которые движутся по орбите намного быстрее Миранды (с периодом, равным периоду осевого вращения Урана). Возможно, это и приводит к потемнению ведомого полушария, которое наблюдается у всех спутниках Урана, кроме Оберона. «Вояджер-2» зарегистрировал около спутника явное уменьшение концентрации ионов магнитосферы Урана.

Поскольку Уран вращается вокруг Солнца «на боку», а его плоскость экватора примерно совпадает с плоскостью экватора (и орбиты) его крупных спутников, смена сезонов на них очень своеобразна. Каждый полюс Миранды 42 года находится в полной темноте и 42 года непрерывно освещён, причём во время летнего солнцестояния Солнце на полюсе почти достигает зенита. Пролёт «Вояджера-2» в январе 1986 года совпал с летним солнцестоянием в южном полушарии, тогда как почти всё северное находилось в полной темноте.

Раз в 42 года – во время равноденствия на Уране – Солнце (и вместе с ним Земля) проходит через его экваториальную плоскость, и тогда можно наблюдать взаимные покрытия его спутников. Несколько таких событий наблюдалось в 2006-2007 годах, в том числе покрытие Ариэля Мирандой 15 июля 2006 года в 00:08 UT и покрытие Умбриэля Мирандой 6 июля 2007 года в 01:43 UT.

Форма спутников тесно связана с их размером: шарообразную форму обычно имеют объекты диаметром более 400 км. Диаметр Миранды – около 470 км и, таким образом, она находится на границе между малыми и крупными спутниками. Её плотность наименьшая среди основных спутников Урана: 1,15±0,15 г/куб.см, что довольно близко к плотности льда. Наблюдения поверхности в инфракрасном диапазоне позволили обнаружить водяной лёд, смешанный с силикатами и карбонатами, а также аммиак (NH3) в количестве 3%. На основании данных, полученных «Вояджером-2», был сделан вывод, что камни составляют 20-40% массы спутника.

Миранда, возможно, частично дифференцирована на силикатное ядро, покрытое ледяной мантией. Если это так, толщина мантии составляет около 135 км, а радиус ядра – около 100 км. В этом случае отвод тепла из недр происходит путём теплопроводности. Однако наличие на спутнике венцов может свидетельствовать о конвекции. По одной из гипотез, лёд на Миранде образует клатрат с метаном. Помимо метана, водные клатраты могут захватывать окись углерода и другие молекулы, образуя вещество с хорошими теплоизоляционными свойствами – теплопроводность клатратов составит лишь от 2 до 10% теплопроводности обычного льда.

Таким образом, они могут препятствовать оттоку из недр спутника тепла, которое выделяется там при распаде радиоактивных элементов. В таком случае понадобилось бы около 100 млн лет для нагревания льда до 100 град.C. Тепловое расширение ядра могло достигнуть 1%, что привело бы к растрескиванию поверхности. Её неоднородность, возможно, объясняется неоднородностью потока тепловой энергии из недр.

Миранда обладает уникальной в своём роде поверхностью с большим разнообразием форм рельефа. Это трещины, разломы, долины, кратеры, хребты, углубления, скалы и террасы. Поверхность этого спутника размером с Энцелад – удивительная мозаика из весьма разнообразных зон. Некоторые регионы стары и невыразительны. Они испещрены многочисленными ударными кратерами, что и следовало ожидать от небольшого инертного тела. Другие регионы пересечены сложными переплетениями хребтов и уступов и покрыты прямоугольными или яйцевидными системами светлых и тёмных полос, что указывает на необычный состав Миранды. Скорее всего, поверхность спутника состоит из водяного льда, а более глубокие слои – из силикатных пород и органических соединений.

Миранда – один из немногих спутников в Солнечной системе, обладающих венцами (лат. corona), представляющими собой кольцевые или овальные образования на поверхности спутника. Они возникли в результате давления мантии на кору, вследствие которого на поверхности спутника образовались куполообразные возвышения. Со временем они стали разрушаться в центре, что привело к вытеканию магмы из возникшего отверстия, которая растеклась по поверхности возвышения и застыла, что и привело к образованию венца. По мнению ученых данный процесс запустили действующие на спутник приливные силы от Урана, которые вызвали нагревание недр спутника, конвекцию в ледяной мантии, поднятие плавучего льда к поверхности луны и растяжение её коры.

Сейчас известны три венца, обнаруженные «Вояджером-2»:
- венец Арден (расположен на ведущем полушарии);
- венец Эльсинор (на ведомом полушарии);
- венец Инвернесс (расположен на южном полюсе).

Контрасты альбедо на поверхности Миранды наиболее ярко выражены на венцах Арден и Инвернесс.

Венец Инвернесс – это трапециевидная область площадью около 200 кв.км, расположенная вблизи южного полюса. Его внешняя граница, как и внутренние гребни и полосы, образует многоугольник. Он ограничен с трёх сторон (юга, востока и севера) сложной системой разломов. Природа западного края менее ясна, но он тоже может быть результатом тектонической активности. Большую часть площади венца занимают параллельные канавки, разделённые промежутками в несколько километров. Малое количество ударных кратеров указывает на меньший, чем у двух других венцов, возраст венца Инвернесс.

Венец Арден находится на ведущем полушарии Миранды, и простирается на 300 км с востока на запад. Его размер с севера на юг неизвестен, поскольку во время фотографирования его «Вояджером-2» северное полушарие находилось за терминатором (было погружено во тьму). Этот венец образован светлым скошенным прямоугольником шириной как минимум 100 км, который опоясан более тёмными параллельными полосами. В целом получается своеобразная «яйцеобразная» фигура. Внутренняя и внешняя часть венца Арден сильно отличаются. Внутренняя зона имеет гладкий рельеф и «мраморный» узор из больших светлых участков, разбросанных по тёмной поверхности. Стратиграфические отношения между тёмной и светлой поверхностью не могут быть определены из-за малого разрешения снимков «Вояджера-2». Внешняя часть венца Арден образована светлыми и тёмными полосами, которые простираются от западной части венца, где они пересекают кратерированную поверхность (около 40 градусов долготы), до восточной части, где они уходят на ночную сторону (около 110 градусов долготы). Эти полосы образованы обрывами, которые на границе между венцом Арден и кратерированной областью Мантуя постепенно сходят на нет. Арден сформировался раньше, чем Инвернесс, и одновременно с венцом Эльсинор.

Венец Эльсинор находится на ведомом полушарии Миранды и на снимках «Вояджера» расположен около терминатора. По размеру и структуре он похож на венец Арден. У обоих венцов есть внешний пояс шириной около 100 км, который опоясывает внутреннюю часть. Рельеф этой части представляет собой сложный комплекс впадин и возвышенностей, которые обрываются на границе внешнего пояса, образованного почти параллельными линейными хребтами. Во впадинах есть небольшие сегменты холмистой и кратерированной местности. В пределах венца Эльсинор есть и рытвины – системы примерно параллельных впадин и гряд, сравнимые с таковыми на Ганимеде, спутнике Юпитера.

На поверхности Миранды есть и уступы. Некоторые из них старше венцов, а другие моложе. Самый красочный – уступ Верона – наблюдается на краю глубокой впадины, уходящей за терминатор. Эта впадина начинается с северо-западной стороны венца Инвернесс, где расположен уступ Алжир, и тянется к месту схождения полос этого венца, после чего направляется к терминатору. Там она имеет ширину около 20 км, а её край образует огромный светлый обрыв – уступ Верона. Высота этого уступа составляет 10-15 км, что намного выше стен Большого Каньона на Земле. Высота этой скалы особенно удивительна по сравнению с небольшим размером Миранды: 2-3% диаметра спутника. Все эти выводы сделаны по снимкам с «Вояджера-2», где уступ Верона уходит за терминатор. Вполне вероятно, что этот уступ продолжается на ночную сторону, и его полная длина ещё больше.

Большие участки поверхности, которые отличаются от соседних по цвету или яркости, в планетной номенклатуре называют областями (лат. regio). Области Миранды, которые видно на снимках «Вояджера-2», получили названия «область Мантуя», «область Эфес», «область Сицилия» и «область Дунсинан». Это более или менее сильно кратерированные холмистые равнины. Кое-где на них есть разломы и уступы, некоторые из которых столь же стары, как и сами области, а другие, как предполагается, появились совсем недавно – при образовании венцов. Эти разломы сопровождаются грабенами, что указывает на наличие в прошлом тектонической активности. Поверхность областей практически однородно тёмная, но на скалах по краям кратеров видны более яркие породы.

По количеству ударных кратеров можно определить возраст поверхности твёрдого небесного тела, лишённого атмосферы, – чем больше кратеров, тем старее поверхность.

Во время пролёта космической станции «Вояджер-2» были изучены только кратеры на южной стороне спутника. Их диаметры варьируют от 500 м до 50 км. Кратеры весьма разнообразны по формам. У некоторых очень хорошо видны края, и зачастую они окружены веществом, выброшенным при ударе. Другие настолько разрушены, что их видно с трудом.

На Миранде не найдено сложных кратеров с центральными горками или кратеров с множеством колец. Обнаруженные кратеры – простые (с чашеобразным дном) или переходные (с плоским дном), причём не наблюдается зависимости формы кратеров от их размера. Известны и простые кратеры диаметром более 15 км, и переходные кратеры диаметром всего 2,5 км. Кратеры Миранды редко окружены выбросами, а у кратеров диаметром более 15 км выбросы вовсе неизвестны. При диаметре кратера менее 3 км его выбросы обычно светлее окружающей поверхности, а при диаметре от 3 до 15 км – темнее. Но среди кратеров любого размера есть и такие, у которых выбросы имеют то же самое альбедо, что и окружающая поверхность.

Это привело к предположению, что поверхность этого спутника на протяжении его истории перестраивалась до 5 раз. На изображениях Миранды видна структура в виде латинской буквы «V», рядом находятся горные хребты и долины, старые кратерированные и молодые гладкие области, затенённые каньоны глубиной до 20 км. Немного ниже центра находится большой кратер Алонсо глубиной 24 км.

Для объяснения сильной неоднородности поверхности Миранды выдвинуто несколько гипотез. По одной из них, Миранда была расколота в результате столкновения с крупным небесным телом, но потом куски снова воссоединились. Однако остаётся непонятным, почему сохранились ударные кратеры на остальных частях поверхности спутника. Другая гипотеза допускает, что имел место неравномерный разогрев недр Миранды.

На этом относительно небольшом спутнике есть детали, возраст которых удивительно мал по сравнению с возрастом самой Миранды. По-видимому, возраст самых молодых геологических образований Миранды составляет всего лишь несколько сотен миллионов лет. Моделирование термической истории небольших спутников (размера Миранды) предсказывает скорое охлаждение и полное отсутствие геологической эволюции после аккреции спутника из туманности. Геологическая активность в течение столь длинного времени не может быть объяснена ни энергией от начальной аккреции, ни энергией деления радиоактивных элементов.

Миранда по сравнению с остальными спутниками Урана имеет самую молодую поверхность. Это указывает на то, что поверхность Миранды недавно претерпела значительные изменения. Нынешнее её состояние объясняется её сложной геологической историей, в которой имели место редкие сочетания различных астрономических явлений. Среди этих явлений могут быть и приливные силы, и явления орбитальных резонансов, и процессы частичной дифференциации или конвекции.

Наиболее старые из известных областей Миранды – кратерированные равнины регионов Сицилия и Эфес. Формирование этих областей произошло после аккреции и охлаждения спутника. В наиболее древних кратерах поверхность частично покрыта материалом из недр спутника, что в литературе носит название «эндогенного выравнивания». Тот факт, что на этом маленьком спутнике окажутся очевидные следы эндогенной реструктуризации после его образования, стал полной неожиданностью.

Геологические новообразования Миранды показывают воздействие одного источника энергии, изначально обильно берущего эту энергию поэтапно с аккреции светила. Наиболее приемлемое объяснение источника энергии для спутника является то, которое объяснило несколькими годами ранее вулканизм на Ио: орбитальный резонанс Миранды является следствием приливных сил, создаваемых Ураном.

Во время первого периода Миранда образовалась из газопылевой туманности или аккреционного диска вокруг Урана. Этот диск либо существовал со времён формирования планеты, либо образовался при огромном импактном воздействии, которое, скорее всего, и дало Урану очень большой наклон оси вращения.

Во втором геологическом периоде, Миранда пережила охлаждение, которые привело к общему расширению (из-за замерзания воды) и, как следствие, к образованию поверхностных трещин, которые раздробили мантию на грабены. Вполне возможно, что построение таких спутников, как Миранда, Ариэль и Умбриэль образовали несколько пар, вступающих в орбитальный резонанс: Миранда-Ариэль, Ариэль-Умбриэль, Умбриэль-Миранда. Однако, в отличие от наблюдаемого спутника Юпитера Ио, явление орбитального резонанса между Мирандой и Ариэлем не смогло привести к стабильному захвату малого спутника. Вместо захвата, орбитальный резонанс Миранды с Ариэлем и Умбриэлем привел к увеличению её эксцентриситета и наклону орбиты. Постепенно уходя от орбитального резонанса на Миранде чередовались фазы нагревания и охлаждения. Нагрев способствовал конвекции внутри Миранды, которая положила начало дифференциации её вещества.

Третий основной геологический период происходит вследствие сдвига орбиты Миранды, образовываются короны Эльсинор и Арден. Во вновь образовавшихся коронах мог присутствовать своеобразный вулканизм, состоящий из расплавленной массы поверхностного твердого материала. По одной из версий формирования, данные короны могут являться продуктом диапира, который был сформирован в ядре. Учитывая размер и положение корон Эльсинор и Арден можно предположить, что их возникновение способствовало изменению момента инерции спутника и могло спровоцировать сдвиг Миранды на 90 градусов.

Сомнение вызывает одновременное формирование этих двух образований. Вполне вероятно, что спутник был сильно искорёжен до такой степени, что её асферический эксцентриситет временно втягивался в хаотическое вращение, как это, например, наблюдается у Гипериона. Если бы орбитальная переориентация Миранды произошла раньше формирования этих двух корон на поверхности, то корона Эльсинор была бы более старше короны Арден. Явления хаотического движения, порожденные резонансом между орбитами Миранды и Умбриэля 3:1 могли способствовать росту орбитального наклона выше 3 градусов.

В последнем периоде геологического формирования Миранды образовалась корона Инвернесс, которая, вероятно, создана поверхностным натяжением, также приведшим к образованию грабенов, таких как Верона и Алжир.

Миранда ушла от резонанса с Умбриэлем в ходе процесса, который придал её орбите аномально большое наклонение к экватору Урана. Большой ранее эксцентриситет уменьшился из-за действия приливных сил: изменения их величины на каждом витке орбиты приводят к подвижкам и трению в недрах. Это стало причиной нагрева спутника и позволило ему вернуть шарообразную форму, но при этом Миранда сохранила впечатляющие геологические образования, такие как уступ Верона. Поскольку первопричиной геологической активности был эксцентриситет орбиты, его уменьшение привело к затуханию этой активности. В результате Миранда стала холодным инертным спутником.

В конечном счёте, формирование поверхности Миранды могло длиться более 3 млрд лет. Оно началось примерно 3,5 млрд лет назад с появления сильно кратерированных районов и закончилось около ста миллионов лет назад образованием венцов.

Явления орбитальных резонансов (в большей степени орбитальный резонанс с Умбриэлем, чем с Ариэлем) оказали значительное влияние на эксцентриситет орбиты Миранды. Данные явления также внесли свой вклад во внутренней разогрев и геологическую активность спутника. Их совокупность побудила к конвекции в единый субстрат и положила начало планетарной дифференциации. В то же время эти явления слабо бы изменили орбиты других, более массивных, по сравнению с Мирандой, спутников. Между тем, поверхность Миранды может показаться сильно искорёженной, чтобы являться единственным, сильно затронутым орбитальным резонансом, продуктом.

Миранда – одна из самых далеких от Земли лун Солнечной системы. Вместе со своей планетой, Ураном, она удаляется от Солнца на расстояние до трех миллиардов километров, что в 20 раз больше расстояния от Земли до Солнца. Температура поверхности этого спутника Урана – от минус 213 до минус 189 градусов Цельсия. То есть во время местной зимы твердым становится даже азот, а вот местным летом он, напротив, может испаряться. Впрочем, вряд ли азота на столь малом теле сколько-нибудь значимое количество. Считается, что поверхность Миранды состоит из водяного льда, возможно, с примесями аммиака.

Поверхность спутника – его наиболее странная особенность. Обычно тело диаметром менее 500 километров практически лишено геологической активности, поскольку быстро остывает. После этого его поверхность покрывается множеством кратеров от падающих астероидов. Однако относительно плоских районов (ландшафт старый, все неровности со временем сгладились, но присутствуют кратеры), на Миранде не так много. Основная часть 700 тысяч квадратных километров спутника покрыта сложным рельефом: холмистые равнины, разломы, каньоны, крутые склоны и уступы. Также известны три очень необычные кольцевые области размером более 200 километров, с учетом размеров спутника покрывающие огромную его часть.

Миранда, самый маленький из спутников Урана, покрыта толстым слоем реголита, покрывающим ее наподобие пухового одеяла. Теперь пара американских астрономов смогла установить его происхождение. Из пяти крупнейших спутников Урана Миранда – самый маленький и самый близкий к планете. Ее поверхность чрезвычайно разнообразна по рельефу – на ней есть разломы, долины, террасы и хребты, создающие сложный разноцветный рисунок, видимый даже из космоса и, вероятно, указывающие на сложный состав Миранды.

Миранда невелика, так что ее ядро должно было уже давно остыть, однако ее поверхность покрывает самый толстый слой реголита из зафиксированных в Солнечной системе. Он мог бы действовать как пуховое одеяло и сохранить возможность существования подземного океана до наших дней. Вдобавок, «одеяло» позволило бы продлить геологическую активность на Миранде, что критически важно для развития жизни.

Исследователи из Института SETI (США) изучили поверхность Миранды, особое внимание уделив ударным кратерам, оставшимся после столкновений спутника с другими небесными объектами. Они измерили соотношения глубины и диаметра кратеров, подсчитали их количество и подробно изучили крупнейший кратер, Алонсо, глубина которого – около 24 километров.

Результаты исследования определили три потенциальных источника толстого слоя реголита Миранды: ударные выбросы, плюмовые отложения и осадок из колец самого Урана. Из-за синего цвета Миранды и необычайно толстого слоя реголита ученые придерживаются последней гипотезы, что предполагает, что в начале своей истории Миранда находилась внутри области колец Урана, или же что последние были намного больше чем сегодня.

К сожалению, до сих пор только один исследовательский зонд – «Вояджер-2» – посетил систему Урана в январе 1986 года, и с тех пор не планируется никаких новых миссий по изучению самых отдаленных планет нашей Солнечной системы. Поскольку Миранда не демонстрирует никаких признаков геологической активности, нам остается лишь гадать, существует ли под ее поверхностью жидкий океан и дождутся ли его потенциальные обитатели времени, когда человечество сможет их обнаружить.