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土卫六

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土卫六
土卫六

土卫六是土星的已知卫星中距其第十五近的一颗: 公转轨道: 距土星 1,221,830 千米 卫星直径: 5150 千米 质量: 1.35e23 千克  它是土星卫星中最大的一个。在1655年3月25日被荷兰物理学家天文学家和数学家克里斯蒂安·惠更斯发现,它也是在太阳系内继木星伽利略卫星发现后发现的第一颗卫星。由于它是太阳系唯一一个拥有浓厚大气层的卫星,因此被视为一个时光机器,有助我们了解地球最初期的情况,揭开地球生物如何诞生之谜。 

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来历编辑本段回目录

土卫六
土卫六
惠更斯简单的把这颗他发现的卫星称为''Saturni Luna''(''土星的卫星'')。之后,乔凡尼·多美尼科·卡西尼为了表达对国王路易十四的敬意将发现的四颗卫星(它们是土卫三-特提斯,土卫四-狄俄涅, 土卫五-雷亚以及土卫八-伊阿珀托斯)命名为''Lodicea Sidera''(''路易之星'')。天文学家依据习惯把这五颗卫星以数字加以编号。其他的卫星则被称为"惠更斯卫星"或"土星的第六颗卫星"(从当时知道的距离土星远近排列,土卫一美马斯和土卫二恩克拉多斯在1789年被发现)。

土卫六的英文名称"泰坦"和其他另外七颗当时已知的土星卫星的名称来自约翰·赫歇尔爵士(约翰·赫歇尔是威廉·赫歇尔爵士之子,威廉·赫歇尔本人发现了土卫一和土卫二)。约翰·赫歇耳在1847年出版的《在好望角天文观测的结果》一书中把这颗新卫星命名为泰坦,泰坦在神话中是克龙(即希腊神话中的萨坦-Saturn-土星)的妹妹

概述编辑本段回目录

人们一直认为土卫六是太阳系中最大的卫星,但最近的观察表明土卫六的大气层太厚了,其实它的固体表面比木卫三的还稍小一些。尽管如此,土卫六还是在直径上比水星大,并且比冥王星更大更重。     旅行者1号任务的根本目的之一是对土卫六的研究。旅行者1号在距其表面4000千米的高空飞行。我们现在与它邂逅的几分钟比先前的300年了解的更多。2004年,卡西尼号太空船开始对泰坦进行一系列近距离接触,通过众多仪器对它采集了数据。2005年一月,惠根斯号探测飞船已然登陆上了泰坦表面并发回了不少这颗天体表面的照片。现在我们所知道的还很不完整。土卫六被一个很圆的不透明大气层所包围,其表面在可见光下根本看不见。(卡西尼任务将用雷达绘制土卫六表面的地图,就象Magellan对金星所做的。)所有旅行者的图片显示的是在南北半球颜色上的微妙变化,一些地表的细节可以用哈勃太空望远镜通过红外线被看见。    

土卫六的整体性质与木卫三,木卫四,海卫一和冥王星(可能)相类似。现在还不知道它是类似木卫三的内部构造还是与木卫四相同。

土卫六南极发现存在液态物质
土卫六南极发现存在液态物质
土卫六是由近一半的冰和一半的岩石物质组成的。它可能被分成许多层,拥有一个直径3400千米,被许多由多种冰晶体组成的地层环绕的岩石核心。它的内部可能还是热的,尽管在组成上与土卫五和其余的土星卫星类似,但是它密度更大,因为它很大以致于自身的引力使它向中心压缩。     在太阳系的所有卫星中,土卫六有一个值得注意的大气层。在地表,它的压力大于1。5巴(比地球的高50%)。它主要由分子氮组成(就像地球的),另外仅有6%的氩气和占有一些百分比的甲烷。十分有趣的是,还有一打微量的其他有机化合物(比如乙烷,氢氰酸,二氧化碳)。这些有机物像甲烷一样形成。它们在土卫六的大气层上部被太阳光破坏。这样的结果是类似于在大城市上空发现的烟雾,但要更厚。在许多方面,这类似于地球历史上生命开始出现的早期的条件。  

土卫六没有磁场,有时在土星磁层外运行,这就直接暴露在了太阳风下。这可能造成电离,并从大气层的顶部带走一些分子。

在表面,土卫六的温度是大约94开(零下290华氏度)。在这个温度下,冰不会升华,表面的水不能参与大气层的化学变化。尽管如此,好像还有许多化学变化不断进行;这最终的结果可能形成许多很厚的烟雾。 在土卫六的大气层中有散布的可变云使得这颗天体整个的朦胧不清,这些云层或许是由甲烷,乙烷及其它一些简单物质所组成,另一些小数量的复杂化学成份则取决了这颗天体在宇宙中呈现的桔色。惠更斯号传回的数据分析将告诉我们更多关于土卫六大气层的细节。 Erosion features 在卡西尼的到达之前,看上去似乎那些大气层的云会制造出由甲烷或是乙烷组成的雨落在卫星表面,形成约1000米深的"大洋"。然而,现今看来这并不是事实。毫无疑问的是一些活跃的现象正在泰坦上发生。有可能是一些可见的火山口预示着卫星表面一定是非常年轻,但也可能是泥泞而非充满流体的"湖"或并非一直充满流体的盆地。来自惠更斯初步的结果表明当土卫六的河流和湖一时呈现干枯的时候,雨水也许就在不久前发生了。有清楚的证据证明了这一"急促的侵蚀,及河水冲刷留下的痕迹"。此外,卡西尼号在土卫六上发现了"一座奇特的火山口",其说明着卫星大气层中某些不寻常的特性。

土卫六
土卫六
通过对已有数据的整合,人们开始理解了土卫六表面的一些细节。地基的大天文台在红外端观测也能获如哈勃望远镜般的观测效果。这些红外照片呈现了面向土卫六公转轨道的半球面上巨大明亮的"大陆"(先前称之为 "Xanadu"),一些暗区域预示着可能的海洋和湖的存在。卡西尼号高分辨率的红外观测照片(右下脚)显示了同样结构上的更多细节。惠根斯号(左面)的近距离照片则显示了看上去似乎是水渠状和海岸线的情景。 通过哈勃天文望远镜的观察也显示土卫六的自转实际上是像大多数土星卫星一样的,为同步自转。 卡西尼号的红外照片发现了在泰坦表面一奇怪不可解释的"亮点"。

土卫六是一个很难研究的天体。卡西尼号上的设备特别是为了穿越卫星大气层而设计,它的雷达图谱能进入土卫六内部。惠更斯号的照片则更为清晰的显示了卫星表面。但照片依然含糊不清且屈指可数只能覆盖一个小区域。照片数据的分析仍需假以时日,土卫六对我们来说依然是一陌生的地方。 更多的有关土卫六: 来自惠更斯的初步数据

未知点 土卫六下雨的频率?有没有液态甲烷组成的汇聚地?

土卫六的内部依然炙热? 为何土卫六拥有密集的大气层而其它卫星没有?

土卫六上有众多有机物和潜在的液态环境。尽管环境温度对生命来说显得极其寒冷,但是否依然有生命的可能?

土卫六是最有可能有生命的星球之一。不管怎样,有趣的是,它类似于地球早期的环境。 惠更斯号的照片中呈现的水渠状和海岸线的情景是否真实?

物理特性编辑本段回目录

惠更斯号拍摄的土卫六表面照片
惠更斯号拍摄的土卫六表面照片
土卫六是土星最大的卫星,也是太阳系第二大卫星,大于行星水星的体积(虽然质量没有水星大), 在太阳系中它的大小仅次于木星最大的卫星木卫三。但最近的观测也显示其浓密的大气可能使人们过高估计了它的直径, 如同许多其他的卫星一样,土卫六比小行星134340(原冥王星)的质量和体积都要大。

土卫六平均半径2575千米,质量1。345×1023千克,平均密度1。880×103千克/米3。土卫六环绕土星公转轨道半长径为1221850千米,偏心率0。0292,轨道平面与土星赤道面的交角为0。33°,公转周期15天22时41分24秒。土卫六的自转周期与公转周期相同,这一点与月球类似。土卫六有浓密的大气,主要成分是氮,表面大气压力1。5×105帕斯卡,表面温度-178℃。

土卫六质量与木卫三木卫四海卫一小行星134340大体类似。土卫六一半是水冰一半是固体材料。在多个不同结晶状冰层的3400千米下有一个固体核心。其核心内部应该仍然炽热。虽然土卫五以及其他的土星卫星也类似,但土卫六的核心密度更大,这是因为它体积巨大造成重力压缩其内部造成的。

大气情况编辑本段回目录

土卫六是目前已知拥有真正大气层的卫星,其他的卫星最多只是拥有示踪气体。大气的存在是1944年首先被杰勒德 P。 Kuiper 使用光谱望远镜发现的,他发现土卫六大气的甲烷局部圧力达到100毫巴。后来,旅行者太空船的观测也证实土卫六上拥有大气,事实上,土卫六的大气圧比地球还要大一点,星球表面的圧力是我们星球的1。5

土卫六类似早期地球
土卫六类似早期地球
倍。土卫六表面浓密的云层遮盖住了它的表面地貌。人们一般认为土卫六表面是固态或液体乙烷。最近从地球的雷达测量发现那里没有大范围的乙烷海洋,但是仍然有可能存在小的乙烷湖。 后来,科学家对卡西尼太空船最近发回的照片进行研究,认为土卫六上或许根本不存在液态甲烷海洋。研究人员曾通过地面望远镜对土卫六进行观测,他们当时认为,种种迹象显示这一土星卫星上可能存在液态海洋。但是,科学家们对目前得出的结论仍有疑惑之处,因为以前的观测显示土卫六表面确有着闪烁的液体反光,尤其是几年前通过大型无线电望远镜观测的结果更证明极有可能存在液体海洋。

土卫六大气的94%是氮气—太阳系中惟一除了地球外的富氮行星—那里还有大量不同种类的碳氢化合物残余(包括甲烷乙烷丁二炔甲基乙炔丙炔腈乙炔丙烷,以及二氧化碳氰化氢和氦气。这些碳氢化合物被认为来自于土卫六上层大气中的甲烷。当甲烷因为太阳辐射而发生反应就会产生浓密的桔红色烟云。土卫六表面那像是被涂上了一层柏油的有机物沉淀叫做tholin。土卫六没有磁场保护,所以当它有时运行在土星的磁气层外时,便直接暴露在太阳风之下。这导致大气电离并在大气上层释放出一些分子。

在接近表面时,土卫六的温度大约是94K。水冰在这种温度下会升华,所以大气中会有少量的水蒸气存在。土卫六表面除了覆盖全球的迷雾之外也有各种不同的云。云可能是由甲烷,乙烷或简单的有机物组成。其他稀有的复杂化学物质是土卫六在太空外观呈现橙色的原因。

2004年11月卡西尼号飞越过土卫六照片中明亮多云的南极,但并未发现期望的甲烷存在。这令科学家们困惑,対云成分的相关研究仍然在进行中,人们过去关于土卫六大气的知识可能需要重新书写。2004年卡西尼号观测大气的结果发现土卫六大气"超级旋转",就像金星那样,其大气要比表面旋转快很多。

表面特征编辑本段回目录

至2004年,人类对土卫六的表面地图的了解仍然是非常缺乏了解的。无论如何,人类使用哈勃天文望远镜的红外线和卡西尼-惠更斯号拍摂到一个高亮度,有澳洲大小区域的图片。这个区域的非正式名称是''Xanadu Regio''(世

土卫六卡西尼
卡西尼"首次近访土卫六
外桃源);没有人知道那里是什么样。类似的哈勃太空望远镜、Keck望远镜和甚大望远镜还观测到土卫六上另外一片大小相近的深色区域,人们推测那里可能是液态的甲烷或乙烷海洋,但卡西尼号观测的数据发现可能是其他物质。卡西尼号还发回大量土卫六高分辨率地貌图像,其中包括谜一般的线状条纹,一些科学家认为那可能是地壳构造运动产生的。

2004年11月26日的一次飞越土卫六的观测,发现土卫六光滑的表面上只有很少的冲击环形山,这些环形山在光线的作用下明暗对比强烈。这大概是土卫六烃雨或烃雪落入环形山或火山喷发活动活跃造成的经常地壳重构所致。 探测器的分光器发现亮区和暗区发射的太阳光波长一样,这就意味着它们可能由相同的物质组成(或者至少是覆盖着相同的物质)。至于到底是什么物质,人们依然不清楚。人们曾希望凭借探测器观测物体或液体反射光线而发现的烃湖或烃海并未被探测到。这使得科学家怀疑土卫六表面可能是完全呈冰状或泥泞状态。

为了更好的了解表面地貌,卡西尼太空船在飞近土卫六时使用了雷达遥感测绘技术。传回的第一张图片就展现地表是一个复杂,崎岖与平坦并存的区域。这种地貌看来应该是由火山造成的。火山可能喷发出水和氨水。另外也发现了一些好像风蚀产生的条纹状地貌。还有一些看起来是已经被填平的冲击环形山,其中的液体可能是液态烃。湖中有或没有什么现在仍然无法确定。另有一些区域返回的信号看来,可能是固体或液体,但其他的解释仍然存在。土卫六看起来真的很光滑,表面没有高于50米的地貌。

探索编辑本段回目录

土卫六是太阳系中惟一有大气层的卫星。在距土卫六表面约19公里处,“惠更斯”拍到了厚厚的一层云雾。科学家指出,这层云雾的主要组成物质极有可能是甲烷。在着陆之后,“惠更斯”还发现,土卫六表面物质正在不断蒸发,并产生更多的甲烷。据推测,早期地球上也存在大量类似甲烷碳氢化合物

土卫六较黑暗地域像一只猫
土卫六较黑暗地域像一只猫
当科学家们闻到这股和早期地球相似的气体之后,欣喜若狂。参与此次计划的安德鲁·鲍尔博士兴奋得像一个孩子喊道:“天哪!这简直太不可思议了。在对传回的那些照片和数据进行分析之后,迷雾般的橙色星球由95%的氮气组成,剩下的气体则是甲烷和其他碳氢化合物。这些大气真的和早期的地球十分相似。这意味着我们真的美梦成真了。”同时,土卫六大气中还有一氧化碳和二氧化碳的痕迹,所有这些都使科学家联想到45亿年前的地球。有天文学家称,土卫六才是太阳系内找到地外生命的最佳地点。

在公开的首张土卫六彩色照片中,星球上到处是一片橙色,其表面就像海绵一样多孔而富有弹性。科学家认为,和土卫六照片中表面物质看上去最相似的,就是地球上的湿土和黏土。土卫六表面的亮度也比此前预计的暗得多。科学家还从照片中物体的底部发现了被侵蚀的痕迹,这表明它们此前可能遭到过河流的冲刷。

美国亚利桑那大学月球和地球实验室专家马蒂·托马斯科说:“我们曾推测土卫六上存在流体,但一直无法证明。”现在,根据“惠更斯”在土卫六上空16公里处拍摄的一张俯瞰照片,可以毫无疑问地对此加以肯定。他说,从照片上可以清晰地分辨出浅色的山地和丘陵,其间有黑色线状的流体穿过,这可能是熔岩,也可能是海洋。从照片上来看,这片海洋由大小不等的岛屿和薄雾包裹的海岸线组成。负责探测土卫六表面的负责人约翰·扎尼奇说:“经过研究之后,我们认为照片上黑色的部分是海洋,白色的部分则是岛屿。”此外,天文学家猜测土卫六表面可能有水,只不过是以冰的形式出现,也不排除地表深处可能存在液态水。

美探测器显示土卫六存在有液态物质
美探测器显示土卫六存在有液态物质
除了传回珍贵的数据以及彩色的照片之外,“惠更斯”上的麦克风还捕捉到了一种呼啸而过的巨大声响。科学家目前还没有就此得出结论,不过探测器已经探测到,土卫六上有风吹过,其时速约为24公里。欧航局科学家马尔切洛·富尔基尼奥尼在会上播放了一个音频,它是由“惠更斯”穿越土卫六大气层过程中进行的雷达测量转换而来的。随着“惠更斯”距离土卫六表面越来越近,雷达信号也变得越来越迅疾而尖锐。

航海家1号和航海家2号曾经检视过土卫六。 航海家1号曾试图尽可能的接近土卫六。不幸的是,航海家1号上没有仪器能够穿透土卫六上的迷雾,因为当时根本不知道上面有云层的存在。多年之後,在対航海家1号桔色滤镜拍摂的图片进行复杂的数字处理后,虽仍然没有能够解释如''世外桃源''地区和''镰刀''地区明亮和黑暗地貌的成因但从那时起,这些地区就开始被哈勃天文望远镜用红外线加以观测了。航海家2号只是粗略的检视过土卫六。航海家2号团队必须从调整轨道让航海家2号详细检视土卫六和使用另外一个访问天王星和海王星的轨道中选取一个。由于航海家1号没有能够观测到其表面地貌,航海家2号团队选择了後一个方案。

卡西尼—惠更斯号已在2004年7月1日到达土星,并且开始使用雷达测量土卫六表面地形的工作; 卡西尼探测器在2004年11月26日飞跃到土卫六上方并且拍摂下很多高分辨率的土卫六表面图像,展现了人眼从来没有见过的明暗斑块。卡西尼号在2004年12月25日圣诞节释放出了惠更斯号,惠更斯号在2005年1月14日进入土卫六大气层进行详细探测。惠更斯号探测器可在土卫六的大气中烧毁前将相关数据发回。

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