Astronomy 版 (精华区)

发信人: Gforce ()第三个代表(), 信区: Astronomy
标  题: 土卫六
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Jan 23 10:58:44 2005), 转信

土卫六(Titan,泰坦星)是环绕土星运行的一颗卫星。它是土星卫星中最大的一个.它是在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·惠更斯发现的,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.

名称
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·赫歇耳爵士 (约翰·赫歇耳是威廉·赫歇耳爵士之子,威廉·赫歇耳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Saturn-土星)的妹妹.


物理特性
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,海卫一冥王星大体类似.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
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.大气的存在是在1944年首先被杰勒德 P. Kuiper 使用一台光谱望远镜发现的,他发现土卫六大气的甲烷局部圧力达到100毫巴.后来,航海家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是液体乙烷.最近从地球的雷达测量发现那里没有大范围的乙烷海洋,但是那里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所谓液态甲烷的海洋。研究人员曾经通过地面望远镜对土卫六进行观测，他们当时认为，种种迹象都显示这一火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实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到的结果，更能证明液体海洋是极有可能存在的。

土卫六大气的94%是氮气—太阳系中惟一的除了地球以外的富氮行星—那里还有大量不同种类的烃的残馀(包括甲烷,乙烷,丁二炔,甲基乙炔,丙炔腈,乙炔,丙烷,还有二氧化碳,氰,氰化氢及氦气).烃倍认为来自于土卫六上层大气中的甲烷因为太阳辐射而发生反应产生的,反应产生了浓密的桔红色烟云.土卫六表面那像是被涂上了一层柏油分有机物沉淀叫做tholin.土卫六没有磁场保护, 当它有时运行在土星的磁气层之外时,便直接暴露在太阳风之下.这可能使大气电离并且大气上层将释放出一些分子.

在接近表面粗,土卫六的温度大约是94K.这种温度下水冰会升华,所以大气中将会有少量的水蒸气存在.土卫六表面复盖全球的迷雾之外那里也有各种不同的云.这些云可能是优甲烷,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看起来显现橙色外观的原因.

2004年11月卡西尼号飞越过土卫六照片中明亮多云的南极,但发现那里没有期望的甲烷存在. 这时科学家盟困惑,対云成分的相关研究仍然在继续,我们过去关于土卫六大气的知识可能需要重写.[1]

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

在这张卡西尼号拍摂的土卫六照片中,中部偏右的那个亮区被称为"Xanadu"(世外桃源),人们対那儿到底是什么仍然一无所知

土卫六的伪彩色照片,展现了土卫六表面细节和大气状况.卡西尼号太空探测器摄于2004年11 月26日

ESA惠更斯号探测器登陆土卫六后拍摂的第一张照片

2004年,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.卡西尼号发回了大量的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经常地壳重构所至.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有着相同的物质组成(或者至少是复盖着相同的物质).至于到底是什么物质,人们依然不清楚.人们过去希望探测器借由观测物体或液体反射光线发现的烃湖或烃海并没有被探测到.这使得科学家怀疑土卫六表面可能是完全呈结冰或泥泞状态.

为了更好的了解表面地貌,卡西尼太空船现在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了一个复杂的,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.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.

参见土卫六地貌列表

对土卫六的探索
航海家1号和航海家2号曾经检视过土卫六. 航海家1号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.多年之后, 対航海家1号桔色滤镜拍摂的图片进行繁重的数字処理后,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的地貌成因,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.因为航海家1号没有能够观测到其表面地貌,所以航海家2号选择了后一个方案.

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日将进入土卫六大気层进行详细探测.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.

惠更斯号探测器在2005年1月14日登陆土卫六.

対土卫六的科幻
Arthur C. Clarke所着的地球帝国小说中,土卫六成了拥有250000人口的人类殖民地并且在太阳系经济中扮演主要角色;土卫六大气中的氢称为了行星间旅行的动力来源.
Stephen Baxter所着的土卫六小说中,描写了一项NASA対灾难性登陆土卫六的任务幸存者的拯救.
Kurt Vonnegut的小说土卫六的警报有対土卫六惊险旅行的描写.
BBC的电视秀红矮人中,主人公李斯特非法的从土卫六带回一只猫,经过几百万年的硬辐射,这种比起祖先漂亮但不是很聪明的物种被称为Felis sapiens.
电视剧恒星中土卫六变成主人公Dante的老家,那里是一个大型的殖民地. 
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To see a world in a grain of sand,
And a heaven in a wild flower,
Hold infinity in the palm of your hand,
And eternity in an hour.

 


※ 修改:·Gforce 于 Jan 23 10:58:51 修改本文·[FROM: 202.119.32.102]
※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.119.32.102]