土卫六


土卫六 （正體）

土卫六
卡西尼号2005年2月15日摄于距离土卫六229000千米处
发现
发现者 惠更斯
发现日期 1655年
轨道根数
半长轴 1,221,850 千米
离心率 0.0292
轨道周期 15日22小时41分钟
倾度 0.33°
是哪个天体的卫星 土星
物理特征
平均直径 5150 km
表面区域 83×106km2
质量 1.345×1023 kg
平均密度 1.88 g/cm3
赤道上方重力 1.35 m/s2, 或 .14 G
自转周期 (同步)
轴倾斜 1.942°
反照率 0.21
表面温度
最小 平均 最高
 ?K 94 K  ?K
大气特性
压强 160 kPa
氮 94%
甲烷 6%

土卫六（Titan，又称为泰坦星）是环绕土星运行的一颗卫星。它是土星卫星中最大的一个。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。

目录

名称

惠更斯简单的把这颗他发现的卫星称为Saturni Luna（土星、月球）。之后，乔凡尼·多美尼科·卡西尼为了表达对法国国王路易十四的敬意将发现的四颗卫星——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Sidera Lodoicea（意指“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”（以当时所知道、各卫星距离土星的距离，由近至远排列）。至于土卫一（弥玛斯）和土卫二（恩克拉多斯）则是在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，都是由约翰·赫歇尔爵士（约翰·赫歇尔是威廉·赫歇尔爵士之子，而威廉·赫歇尔是土卫一和土卫二的发现者）。约翰·赫歇尔在1847年出版的《在好望角天文观测的结果》[1]一书中把这颗新卫星命名为“泰坦”，泰坦在神话中是克龙（即希腊神话中的萨图尔努斯，也就是土星）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，其体积甚至比行星水星还大（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高估了它的直径。

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的轨道半长径为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1.5×105帕斯卡，表面温度-178℃。

土卫六质量与木卫三、木卫四、海卫一与冥王星大体类似。土卫六一半是冰一半是固体材料。在多个不同结晶状冰层下方约3400千米深处有一个固体核心，其内部应该因重力之故仍保持着炽热状态。虽然土卫五以及其他的土星卫星也有类似的固体核心，但由于土卫六的体积巨大造成更强烈的重力压缩，而使得其核心密度较其他卫星高出许多。

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。在1944年时使用光谱学技术观察土卫六的杰拉德·柯伊伯（Gerard P. Kuiper）是第一个发现土卫六有大气存在的人，他发现土卫六大气的甲烷局部压力高到100毫巴，而多年后旅行者太空船的观测也证实土卫六上有大气存在。浓密的大气反射了大部分的光线造成反温室效应（Anti-Greenhouse Effect），使得土卫六的地表寒冷异常。事实上，土卫六的大气压比地球还要大，其地表压力是地球表面的1.5倍，且由于其高密度与较小的重力，假如今天人类站在土卫六地表上，可能光只靠挥动手臂的力量就足以让自己在土卫六的大气中飞行。早年时由于土卫六表面浓密的云层遮蔽了所有可见光的进出，在光学观测时代人们并无法直接观察到其地表，因此只能推论其表面大部分应是固态或液态乙烷。后来人们透过装置在地球上的雷达望远镜进行观测发现土卫六表面并没有大范围的乙烷海洋，不过仍然有可能存在小型的乙烷湖泊。[2]在2008年8月1日，科学家对卡西尼太空船传回的照片进行研究，证实了泰坦上面有湖泊。除了阻碍人们从地球直接观察其地表外，由于土卫六的大气实在太厚，太阳的光线几乎无法穿透，该卫星的表面可说是一片昏暗，因此当卡西尼号释放出惠更斯探测器降落在土卫六上时，惠更斯号虽然成功地传送回许多现场照片，但却因为光线过度微弱而无法从照片中判读出土卫六表面实际上的状况。

土卫六大气的98.44%是氮气——太阳系中惟一除了地球外的富氮星体——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、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，我们过去关于土卫六大气的知识可能需要重新书写。[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

在這張卡西尼號拍攝的土衛六照片中，中部偏右的那個亮區被稱為"Xanadu"(世外桃源)，人們對那兒到底是什麼仍然一無所知
在这张卡西尼号拍摄的土卫六照片中，中部偏右的那个亮区被称为"Xanadu"(世外桃源)，人们对那儿到底是什么仍然一无所知
土衛六的偽彩色照片，展現了土衛六表面細節和大氣狀況。卡西尼號太空探測器攝於2004年11月26日
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惠更斯號探測器登陸土衛六後拍摂的第一張照片
ESA惠更斯号探测器登陆土卫六后拍摂的第一张照片

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-惠更斯号拍摄到一个高亮度，有澳大利亚大小区域的图片。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(或者至少是覆盖著相同的物质)。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传感绘技术。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。[2]

参见土卫六地貌列表

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，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[3]，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。

科幻作品中的土卫六

  • 中文作家倪匡的科幻小说卫斯理系列《蓝血人》新版，其主角来自土卫六（原著为来自土星）。
  • Arthur C. Clarke所著的地球帝国小说中，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所著的土卫六小说中，描写了一项NASA对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对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。
  • 在公元2000漫画系列Judge Dredd，泰坦星是一个流放犯人的殖民地，但作者在文中犯了一个致命的错误，它被描写成围绕木星轨道旋转。这稍后被归因于一个远距传物科学实验。
  • 在Marvel Comics宇宙，泰坦星是Eternals的殖民之家，他们是一个似神的种族。
  • 在电影Gattaca(1997年)中，泰坦星是电影高潮时刻太空任务的目的地。
  • 在日本动画Cowboy Bebop(1998年)中，泰坦是一个人口约3000万的殖民地。原居民与其他行星的移民的对立导致了战争的爆发。
  • 在一款Apple II是游戏Titan Empire中，泰坦星上的人类试图统治整个太阳系。
  • 在Trevor Mark所著的小说Shattered Faith中，泰坦星是被古代偏见所愤恨的巨大地外文明的中心，他们来到地球是为了复仇。
  • 美国科幻小说作家Alan E. Nourse1954年12月用英语发表的的小说，Trouble on Titan，在1971年被以Revolte sur Titan为标题翻译为法文。
  • 桌面科幻游戏战争之锤40000中Grey KnightsSpace Marine这一章中继续保留着他们在土卫六上是堡垒。
  • 在C64电脑游戏Project Firestart故事被设定发生在一个科学探测空间船上，这艘船漂浮在土星系的土卫六附近。
  • Flight on Titan是一个由Stanley G. Weinbaum所著的短篇故事

参见

相关链接

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