การสังเกตการณ์และการสำรวจ
ขนาดที่ชัดเจน ของแอเรียลคือ 14.8; คล้ายกับ พลูโต ใกล้ perihelion อย่างไรก็ตามในขณะที่สามารถมองเห็นดาวพลูโตผ่านกล้องโทรทรรศน์ 30 ซม. รูรับแสง แอเรียลเนื่องจากอยู่ใกล้กับแสงจ้าของดาวยูเรนัสมักมองไม่เห็นด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่มีรูรับแสง 40 ซม.
เพียงอย่างเดียว ภาพถ่ายระยะใกล้ของแอเรียลได้มาจากยานสำรวจ โวเอเจอร์ 2 ซึ่งถ่ายภาพดวงจันทร์ระหว่างที่บินผ่านดาวยูเรนัสในเดือนมกราคม พ.ศ. 2529 ยานโวเอเจอร์ 2 เข้าใกล้แอเรียลที่ใกล้ที่สุดคือ 127,000 กม. (79,000 ไมล์) อย่างมีนัยสำคัญ น้อยกว่าระยะทางไปยังดวงจันทร์ของยูเรเนียนอื่น ๆ ทั้งหมดยกเว้นมิแรนดา ภาพที่ดีที่สุดของ Ariel มีความละเอียดเชิงพื้นที่ประมาณ 2 กม. ครอบคลุมพื้นผิวประมาณ 40% แต่มีเพียง 35% เท่านั้นที่ถ่ายภาพด้วยคุณภาพที่จำเป็นสำหรับ การทำแผนที่ทางธรณีวิทยา และการนับปล่องภูเขาไฟ ในช่วงเวลาที่บินผ่านซีกโลกใต้ของแอเรียล (เช่นเดียวกับดวงจันทร์อื่น ๆ ) ถูกชี้ไปที่ดวงอาทิตย์ดังนั้นจึงไม่สามารถศึกษาซีกโลกเหนือ (มืด) ได้ ไม่เคยมียานอวกาศอื่นมาเยี่ยมชมระบบยูเรเนียน ความเป็นไปได้ในการส่งยานอวกาศแคสสินี ไปยังดาวยูเรนัสได้รับการประเมินในระหว่างขั้นตอนการวางแผนขยายภารกิจ จะต้องใช้เวลาประมาณยี่สิบปีในการเดินทางไปยังระบบยูเรเนียนหลังจากจากดาวเสาร์ไปและแผนการเหล่านี้ถูกทิ้งเพื่อให้เหลืออยู่ที่ดาวเสาร์และในที่สุดก็ทำลายยานอวกาศในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์
แอเรียลดูเหมือนจะเป็นลังที่เท่ากัน เมื่อเทียบกับดวงจันทร์อื่น ๆ ของดาวยูเรนัส ความยากจนเชิงสัมพัทธ์ของหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่แสดงให้เห็นว่าพื้นผิวของมันไม่ได้เกิดขึ้นกับการก่อตัวของระบบสุริยะซึ่งหมายความว่าแอเรียลจะต้องปรากฏตัวใหม่อย่างสมบูรณ์ในช่วงหนึ่งของประวัติศาสตร์ เชื่อกันว่ากิจกรรมทางธรณีวิทยาในอดีตของแอเรียลได้รับแรงหนุนจาก ความร้อนของน้ำขึ้นน้ำลง ในช่วงเวลาที่วงโคจรของมันผิดปกติมากกว่าในปัจจุบัน หลุมอุกกาบาตที่ใหญ่ที่สุดที่พบบน Ariel, Yangoor อยู่ห่างออกไปเพียง 78 กม. หลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่ทั้งหมดบนแอเรียลมีพื้นเรียบและยอดเขาตรงกลางและมีหลุมอุกกาบาตเพียงไม่กี่แห่งที่ล้อมรอบไปด้วยเงินฝากที่พุ่งออกมา หลุมอุกกาบาตจำนวนมากเป็นรูปหลายเหลี่ยมซึ่งบ่งชี้ว่าลักษณะของมันได้รับอิทธิพลจากโครงสร้างเปลือกโลกที่มีมาก่อน ในที่ราบลังลังมีรอยไฟขนาดใหญ่สองสามจุด (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100 กม.) ที่อาจเป็นหลุมอุกกาบาตที่เสื่อมโทรม หากเป็นกรณีนี้พวกมันจะคล้ายกับ palimpsests บนดวงจันทร์ของ ดาวพฤหัสบดี Ganymede มีการแนะนำว่าพายุดีเปรสชันวงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 245 กม. ซึ่งอยู่ที่ 10 ° S 30 ° E เป็นโครงสร้างผลกระทบขนาดใหญ่ที่มีการย่อยสลายสูง
แหล่งกำเนิดและวิวัฒนาการ
แอเรียลถูกคิดว่าก่อตัวขึ้น จากแผ่นเสริม หรือ subnebula; แผ่นก๊าซและฝุ่นที่มีอยู่รอบ ๆ ดาวยูเรนัสเป็นระยะเวลาหนึ่งหลังจากการก่อตัวของมันหรือถูกสร้างขึ้นจากผลกระทบขนาดยักษ์ที่น่าจะทำให้ดาวยูเรนัสมีขนาดใหญ่ เฉียง ไม่ทราบองค์ประกอบที่ชัดเจนของ subnebula อย่างไรก็ตามความหนาแน่นของดวงจันทร์ยูเรเนียนที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับ ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ บ่งชี้ว่าดวงจันทร์อาจมีน้ำค่อนข้างแย่ ปริมาณที่มีนัยสำคัญของ คาร์บอน และ ไนโตรเจน อาจอยู่ในรูปของ คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และ โมเลกุลไนโตรเจน (N2) แทนที่จะเป็น มีเทนและ แอมโมเนีย ดวงจันทร์ที่ก่อตัวขึ้นในเนบิวลาย่อยดังกล่าวจะมีน้ำแข็งน้ำน้อยกว่า (โดยมี CO และ N 2 ติดอยู่เป็นคลาเทรต) และมีหินมากขึ้นซึ่งอธิบายถึงความหนาแน่นที่สูงขึ้น
กระบวนการสะสมอาจใช้เวลานาน หลายพันปีก่อนที่ดวงจันทร์จะเกิดขึ้นเต็มที่ แบบจำลองชี้ให้เห็นว่าผลกระทบที่เกิดขึ้นตามมาทำให้ชั้นนอกของ Ariel ร้อนขึ้นโดยมีอุณหภูมิสูงสุดประมาณ 195 K ที่ความลึกประมาณ 31 กม. หลังจากสิ้นสุดการก่อตัวชั้นใต้ผิวดินจะเย็นตัวลงในขณะที่ภายในของแอเรียลร้อนขึ้นเนื่องจากการสลายตัวของ ธาตุกัมมันตรังสี ที่มีอยู่ในหิน ชั้นทำความเย็นใกล้พื้นผิวหดตัวในขณะที่ภายในขยายตัว สิ่งนี้ทำให้เกิด ความเค้นภายนอกที่แข็งแกร่ง ในเปลือกของดวงจันทร์ถึงค่าประมาณ 30 MPa ซึ่งอาจนำไปสู่การแตกร้าว รอยแผลเป็นและหุบเขาในปัจจุบันบางแห่งอาจเป็นผลมาจากกระบวนการนี้ซึ่งกินเวลาประมาณ 200 ล้านปี
การให้ความร้อนแบบเสริม เริ่มต้น พร้อมกับการสลายตัวขององค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีอย่างต่อเนื่องและความร้อนจากน้ำขึ้นน้ำลง อาจนำไปสู่การละลายของน้ำแข็งหากมีสารป้องกันการแข็งตัว เช่นแอมโมเนีย (ในรูปของ แอมโมเนียไฮเดรต ) หรือเกลือ บางส่วน การละลายอาจนำไปสู่การแยกน้ำแข็งออกจากหินและการก่อตัวของแกนหินที่ล้อมรอบด้วยเสื้อคลุมน้ำแข็ง ชั้นของน้ำเหลว (มหาสมุทร) ที่อุดมไปด้วยแอมโมเนียละลายอาจก่อตัวขึ้นที่ขอบเขตแกนกลาง – แมนเทิล อุณหภูมิยูเทคติก ของส่วนผสมนี้คือ 176 K. มหาสมุทรมีแนวโน้มที่จะแข็งตัวมานานแล้ว การแช่แข็งของน้ำน่าจะนำไปสู่การขยายตัวของพื้นที่ภายในซึ่งอาจเป็นสาเหตุของการก่อตัวของหุบเขาและการลบเลือนของพื้นผิวโบราณ ของเหลวจากมหาสมุทรอาจปะทุขึ้นสู่ผิวน้ำท่วมพื้นหุบเขาในกระบวนการที่เรียกว่า cryovolcanism .
การสร้างแบบจำลองความร้อนของดวงจันทร์ ดาวเสาร์ Dione ซึ่งคล้ายกับขนาดความหนาแน่นและอุณหภูมิพื้นผิวของแอเรียลแสดงให้เห็นว่าการพาความร้อนในสถานะของแข็งอาจคงอยู่ในภายในของแอเรียลเป็นเวลาหลายพันล้านปีและอุณหภูมิที่สูงกว่า 173 K (จุดหลอมเหลว ของแอมโมเนียในน้ำ) อาจคงอยู่ใกล้พื้นผิวของมันเป็นเวลาหลายร้อยล้านปีหลังจากการก่อตัวและใกล้กับแกนกลางเกือบพันล้านปี
