發(fā)現(xiàn)與命名

1787年1月11日，威廉·赫歇爾首次觀測到天衛(wèi)四，同一天他還發(fā)現(xiàn)了天王星最大的衛(wèi)星——天衛(wèi)三。不久之后他宣稱又發(fā)現(xiàn)了四顆衛(wèi)星，但是后來該發(fā)現(xiàn)被證明是偽造的。雖然現(xiàn)在使用業(yè)余望遠鏡即能在地球上觀測到天衛(wèi)四和天衛(wèi)三，但是在威廉·赫歇爾宣稱發(fā)現(xiàn)這兩顆衛(wèi)星之后的五十年間，地球上的任何天文觀測儀器都沒能再觀測到它們。

天王星的所有衛(wèi)星都以威廉·莎士比亞和亞歷山大·蒲柏作品中的人物命名。奧伯龍即為《仲夏夜之夢》中的仙王。當(dāng)時已知的天王星的四顆衛(wèi)星的名字都是在威廉·拉塞爾——他在1851年發(fā)現(xiàn)了另外兩顆天王星的衛(wèi)星天衛(wèi)一和天衛(wèi)二——的請求之下，由赫歇爾的兒子約翰·赫歇爾于1852年所取。

天衛(wèi)四的形容詞格為Oberonian（發(fā)音為/??b??ro?ni?n/）。

最初，奧伯龍被稱為“天王星的第二顆衛(wèi)星”，1848年威廉·拉塞爾將之命名為“天衛(wèi)二”，不過他有時仍然使用威廉·赫歇爾所取的名稱（后者分別稱泰坦妮亞和奧伯龍為“天衛(wèi)三”、“天衛(wèi)四”）。1851年，拉塞爾按照各衛(wèi)星距離天王星遠近，采用羅馬數(shù)字為當(dāng)時已知的所有天王星衛(wèi)星命名，從那以后奧伯龍即被稱為天衛(wèi)四。

軌道

天衛(wèi)四的軌道距離天王星約58萬4000公里，是天王星五顆大衛(wèi)星距離最遠的一顆。天衛(wèi)四軌道的離心率和軌道傾角較小。公轉(zhuǎn)周期和自轉(zhuǎn)周期一致，均為13.5個地球日。也就是說，天衛(wèi)四是一顆同步自轉(zhuǎn)衛(wèi)星，處于潮汐鎖定狀態(tài)——它永遠以同一面朝向母星。天衛(wèi)四軌道的很大一部分處于天王星磁圈之外，這使其表面直接遭受著太陽風(fēng)的轟擊。而當(dāng)其運行至天王星磁圈內(nèi)時，其逆軌道方向一面則遭受到磁圈等離子體的轟擊，這種轟擊可能導(dǎo)致了星體逆軌道方向一面的暗化，在天王星的其他衛(wèi)星上也都能觀測到類似現(xiàn)象。由于在公轉(zhuǎn)時，天王星基本上都是以同一面面向太陽，而其衛(wèi)星軌道都位于天王星的赤道面上，所以這些衛(wèi)星（包括天衛(wèi)四）都經(jīng)歷著極端的季節(jié)周期：其南半球和北半球都需經(jīng)歷為時42年的完全黑暗時期以及42年的連續(xù)日照期。每隔42年，當(dāng)天王星運行至?xí)円蛊椒贮c且其赤道面切向地球方向時，就有可能出現(xiàn)天王星衛(wèi)星之間的掩星現(xiàn)象。2007年5月4日即出現(xiàn)了天衛(wèi)四掩藏天衛(wèi)二的現(xiàn)象，共持續(xù)了約6分鐘。

物質(zhì)構(gòu)成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)

在天王星的所有衛(wèi)星中，天衛(wèi)四的體積和質(zhì)量都僅次于天衛(wèi)三，其質(zhì)量在太陽系衛(wèi)星中也位列第九。天衛(wèi)四的密度為1.63克/立方厘米，高于土星衛(wèi)星的典型密度，表明其可能是有近乎等量的冰體水和非冰體物質(zhì)構(gòu)成，后者包括巖石和密度較大的有機化合物。光譜測定表明在該星體表面存在著晶體狀的冰體水，進一步證明了冰體水的存在。另外，天衛(wèi)四同軌道方向一面的冰體水吸收譜帶強于逆軌道方向一面，這與其他天王星衛(wèi)星上的觀測結(jié)果正好相反。至今還不確定這種不對稱分布的原因，但是可能與星體表面的“撞擊生土”(impact gardening)過程（即通過撞擊產(chǎn)生土壤）有關(guān)——該過程在同軌道方向一面較為劇烈：即在撞擊過程中，星體表面的冰體四散濺出，只留下暗色的非冰體物質(zhì)。這種暗色物質(zhì)可能包括巖石、二氧化碳、多種鹽類和有機化合物，而除此之外的其他化合物還未被發(fā)現(xiàn)。

天衛(wèi)四內(nèi)部可能分化出了一顆巖石內(nèi)核和一層冰質(zhì)地幔，如果該猜想屬實，那么其內(nèi)核的半徑將達到480公里，大約是星體半徑的63%，其質(zhì)量約占星體質(zhì)量的54%——具體數(shù)值將取決于星體的物質(zhì)構(gòu)成。天衛(wèi)四的內(nèi)部壓力達到了5億帕（5千巴）?，F(xiàn)在還不知道天衛(wèi)四的冰質(zhì)地幔的狀況。如果該冰層中含有足量的氨或其他抗凍劑，那么天衛(wèi)四就可能擁有一層液態(tài)海洋，位于內(nèi)核和地幔之間。如果該海洋確實存在，其厚度將會達到40公里，溫度達180K。不過天衛(wèi)四的內(nèi)部結(jié)構(gòu)很大程度上取決于其過去的熱量活動過程，而這個過程的細節(jié)已經(jīng)很難為人所知。

表面特征

天衛(wèi)四是除天衛(wèi)二之外，天王星衛(wèi)星中表面最暗的大衛(wèi)星。它的表面顯示了強烈的反增益效果：當(dāng)相位角為0時，其幾何反照率為0.31，當(dāng)相位角為1°時，幾何反照率驟減為0.20；其球面反照率約為0.14。天衛(wèi)四表面呈現(xiàn)出微微的紅色，但在某些剛形成的撞擊坑地形區(qū)，則呈現(xiàn)出淡藍色。天衛(wèi)四的同軌道方向一面和逆軌道方向一面表面特征并不一致，后者較之前者顯得更紅，可能是由于前者含有較少的暗色物質(zhì)。這種表面紅化可能是幾十億年來由帶電粒子和微隕星對星體表面轟擊所引起的太空風(fēng)化造成的。天衛(wèi)四由近乎等量的冰體水和巖石構(gòu)成，其內(nèi)部可能分化出了一個巖石內(nèi)核和一個冰質(zhì)地幔。此外，在內(nèi)核和地幔之間可能還存在著一層液態(tài)水。天衛(wèi)四的表面呈暗紅色，其主要地形是遭受小行星和彗星撞擊后形成的，分布有大量直徑達到210公里的撞擊坑。天衛(wèi)四上存在著峽谷（地塹）地形，該地形是在星體演化初期由于內(nèi)部膨脹而形成的。

科學(xué)家在天衛(wèi)四表面共發(fā)現(xiàn)了兩類地質(zhì)構(gòu)造：撞擊坑和峽谷。在天王星所有的衛(wèi)星中，天衛(wèi)四的表面遭受過最猛烈的隕石轟擊，其撞擊坑密度接近飽和——任何新的撞擊坑的形成都可能破壞舊撞擊坑的結(jié)構(gòu)。撞擊坑的直徑小則幾公里，大則數(shù)百公里，其中最大的一個撞擊坑——哈姆雷特撞擊坑的直徑達到206公里。較大型的撞擊坑周圍都分布有明亮的、成輻射狀的撞擊噴出物，其構(gòu)成物質(zhì)為形成時間相對較晚的冰體。最大的幾個撞擊坑——哈姆雷特撞擊坑、奧賽羅撞擊坑和麥克白撞擊坑——的坑底分布著大量暗色物質(zhì)，這些物質(zhì)是在撞擊坑形成之后覆蓋上去的。旅行者2號拍攝的照片顯示在天衛(wèi)四東南部存在著一座高達11公里的山峰，其可能是一個直徑達375公里的大型撞擊坑的中央山峰。天衛(wèi)四表面還縱橫交錯著一系列的峽谷地形，不過較之天衛(wèi)三表面的峽谷地形，其分布范圍較窄。這些峽谷可能屬于正斷層地形或地塹，后一種地形常橫切于大型撞擊坑的明亮沉積帶之上，這表明其形成時間較晚。天衛(wèi)四上最引人注目的峽谷是莫姆爾峽谷。

天衛(wèi)四的地質(zhì)構(gòu)造是在外部的撞擊坑形成過程和內(nèi)源性的地表更新過程的此消彼長中形成的，前者的作用貫穿于天衛(wèi)四的整個歷史，是該衛(wèi)星現(xiàn)今地貌的主要作用力；而后者的作用時間則是在該星體形成之后的一段時期。內(nèi)源性作用主要表現(xiàn)為地質(zhì)構(gòu)造活動，最終形成了峽谷地形——即冰質(zhì)地殼中的大裂縫，峽谷地形抹去了部分的古老地形，這種裂縫是在天衛(wèi)四的星體膨脹過程中形成的，該星體膨脹率達到了0.5%。

另外，在同軌道方向一面和撞擊坑中經(jīng)常出現(xiàn)一種暗斑，這種地質(zhì)構(gòu)造的性質(zhì)還不為人知。一些科學(xué)家認為它們是冰火山的噴發(fā)點（類似于月海），另一些科學(xué)家則認為它們是在隕石撞擊之后露出來的暗色物質(zhì)——其原本埋藏于純冰體之下。在后一種假設(shè)中，天衛(wèi)四內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)該至少發(fā)生了部分的分化，使得冰質(zhì)巖石圈能夠位于其未分化的內(nèi)部結(jié)構(gòu)之上。

深谷

天衛(wèi)四上的深谷，以莎士比亞作品中出現(xiàn)的地名命名。

形成和演化

科學(xué)家們認為天衛(wèi)四是在次星云的吸積盤中形成的，該吸積盤由氣體和塵埃構(gòu)成，它可能在天王星形成之后就已形成，也可能是在一次造成天王星如今極大的軌道傾角的撞擊事件中形成的?，F(xiàn)今還無法得知次星云的確切物質(zhì)構(gòu)成，但是相較于土星衛(wèi)星，天衛(wèi)四和其他天王星衛(wèi)星的較高密度表明該次星云中所含的水份可能較少。其間存在著大量的氮元素和碳元素，不過最后形成的物質(zhì)主要是一氧化碳和氮氣，而非氨和甲烷。所以在該次星云中形成的衛(wèi)星所含的水分也較少（一氧化碳和氮氣都形成了包合物），巖石較多，這與該衛(wèi)星的較高密度相吻合。

天衛(wèi)四的形成過程可能持續(xù)了數(shù)千年時間。伴隨形成過程的撞擊事件在星體外層產(chǎn)生了大量熱能，當(dāng)時在深達60公里的地層中溫度高達230K。天衛(wèi)四形成之后，地下巖層逐漸冷卻，而其內(nèi)部則由于蘊藏于巖石中的放射性元素衰變產(chǎn)生的熱能而被加熱。冷卻的外部巖層出現(xiàn)了收縮現(xiàn)象，而內(nèi)部則向外膨脹。這在星體地殼中產(chǎn)生了強大的應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫的形成。該過程持續(xù)了大約200萬年，現(xiàn)今的峽谷地形可能即是這一過程的產(chǎn)物。這說明該星體上的任何內(nèi)源性構(gòu)造活動都發(fā)生于數(shù)十億年前。

如果在冰層中存在著如氨（以氨水合物形式存在）這類的抗凍劑，那么最初的潮汐熱效應(yīng)和持續(xù)進行中的放射性元素衰變產(chǎn)生的熱能就可能足以融化冰層。進一步的融化過程可能導(dǎo)致冰體和巖石的分化，從而形成一個巖石內(nèi)核和一層冰質(zhì)地幔。而在內(nèi)核和地幔之間則可能存在著一層富含溶解氨的液態(tài)海洋。這層氨水混合物的低共熔點為176K。如果溫度低于該數(shù)值，那么現(xiàn)在這層海洋可能又會重新結(jié)凍。結(jié)凍過程進而一起內(nèi)部結(jié)構(gòu)的膨脹，這也能導(dǎo)致星體表面峽谷地形的形成。但是，迄今為止人類所知關(guān)于天衛(wèi)四演化的細節(jié)仍十分有限。

探測

至今為止只有旅行者2號在1986年1月飛掠天衛(wèi)四時拍攝了該衛(wèi)星的特寫照片。盡管但是旅行者2號距離天衛(wèi)四的最近距離僅47萬公里，但是其中質(zhì)量最好的照片的空間分辨率也只有6公里。在飛掠期間，天衛(wèi)四的南半球朝向太陽，所以未能對北半球（暗面）進行探測。迄今為止還未有其他探測器光臨過天王星和天衛(wèi)四，在可預(yù)見的未來也沒有探測該行星的計劃。