土卫六

土卫六
            土卫六
       土卫六(Titan,又称为泰坦)是环绕土星运行的一颗卫星,是土星卫星中最大的一个,也是太阳系第二大的卫星。荷兰物理学家、天文学家和数学家克里斯蒂安·惠更斯在1655年3月25日发现它,也是在太阳系内继木星伽利略卫星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,因此被高度怀疑有生命体的存在,科学家也推测大气中的甲烷可能是生命体的基础。土卫六可以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。  

名称来历

  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-忒堤斯,土卫四-狄俄涅,土卫五-瑞亚以及土卫八-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“Titan”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“提坦”,提坦在神话中是克罗诺斯(他的罗马神话的对应者萨图恩)和他的兄弟姐妹们的统称。  

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1.345×10^23千克,平均密度1.880×10^3千克/立方米。土卫六环绕土星公转轨道半长径为1,221,850千米,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1.5×10^5帕斯卡,表面温度-179.15℃。
  土卫六质量与木卫三木卫四海卫一,小行星134340(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。  

表面特征

  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。  

大气层

  泰坦是唯一已知有着比可追踪的大气层更多气体的卫星,而且是太阳系中除了地球之外,唯一拥有浓厚氮气的天体。卡西尼号在2004年观测它的大气层,认为泰坦是一个超级转子,像金星一样,大气层的旋转速度远远超过表面的自转速度。来自旅行者太空船的观测显示泰坦的大气层比地球还要浓厚,表面的大气压力是地球的1.45倍。泰坦的大气层总质量是地球的1.19倍,或是表面上的单位面积承受的质量大约是地球的7.3倍。不透明的霾层阻挡了大量来自太阳和其它来源的可见光,使得土卫六的表面呈现晦涩的特征。土卫六的低重力意味着它的大气层会比地球的更为扩张。土卫六的大气层在许多的波长上都是不透明的,所以从轨道上不能获得来自表面的完整反射光谱,直到2004年的卡西尼-惠更斯号任务,才首度获得土卫六表面的直接观察影像。
  在平流层的大气组成是98.4%的氮,其余的成分大多是甲烷(1.4%)和氢(0.1-0.2%)组成。其它微量、可追踪的气体属于烃类,例如乙烷、联乙炔、甲基乙炔、乙炔丙烷,还有其它的气体,像是氰基乙炔、氰化氢、二氧化碳一氧化碳、氰、氩和氦。在土卫六上层大气的碳氢化合物(烃)被认为是太阳的紫外线导致甲烷裂解产生浓厚的橙色碳氢化合物烟物的情况。土卫六有95%的时间都在土星的磁层内,有助于土卫六防范太阳风的侵袭。  

地表温度

  天文学家认为,土卫六上分布着众多由液体甲烷和乙烷构成的湖泊,这颗卫星的寒冷程度超过南极洲。科学家表示,虽然土卫六上更加寒冷,但是它上面的风、雨和构造过程,使它成为太阳系中与地球最相像的天体。虽然这颗卫星低达零下292华氏度零下180摄氏度的平均表面温度会使水始终保持固体状态,但是它表面存在液体甲烷和乙烷,这些物质可为生命提供一个栖息地,但没有氧难被引燃。  

对土卫六的探索

  旅行者1号和旅行者2号曾经检视过土卫六。旅行者1号曾试图尽可能的接近土卫六;不幸的是,旅行者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,在对旅行者1号桔色滤镜拍摄的图片进行复杂的数字处理后,仍然没有能够解释如世外桃源地区和香格里拉(10°S 165°W)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。旅行者2号只是粗略的检视过土卫六,旅行者2号团队必须从“调整轨道让旅行者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。由于旅行者1号没有能够观测到其表面地貌,旅行者2号团队选择了后一个方案。
  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,惠更斯号探测器在2005年1月14日登陆土卫六。  

·可能的生命

       据部分科学家推测,土卫六上存在生命的可能性极大。关于可能的生命先有两个推测。第一个推测是,由于土卫六的构造及大气成分与早期地球有相似之处,土卫六上可能的生命与地球早期的生命形态有相似。另一个推测认为,土卫六上存在的生命形式与地球不同。地球生命以水为基础组成,而那里的生命以液态甲烷为基础,呼吸氢气,消耗乙炔。