土衛二（土星的第六大衛星）

土衛二（土星的第六大衛星）

土衛二 （土星的第六大衛星） 次瀏覽 | 2022.08.13 17:30:54 更新 來源 ：互聯網 精選百科 本文由作者推薦 土衛二土星的第六大衛星

土衛二是土星的第六大衛星，也是太陽系中最亮的衛星。于1779年為威廉·赫歇爾所發現。早在2009年，“卡西尼”號（Cassini）探測器就發現土衛二南半球的冰層下存在海洋，并且發現含有冰粒和鹽分的蒸汽從冰層裂縫噴出。旅行者號顯示土衛二直徑約為500公里（相當于土星最大的衛星土衛六直徑的十分之一），而且其表面幾乎能反射百分之百的陽光。旅行者1號發現土衛二的軌道位于土星E環最稠密的部分，表明兩者之間可能存在某種聯系；而旅行者2號則發現：盡管該衛星體積不大，但是在其表面既存在古老的撞擊坑構造，又存在較為年輕的、地質活動所造成的扭曲地形構造——其中一些地區的地質年代甚至只有1億年。

中文名

土衛二

外文名

Enceladus

別名

恩克拉多斯

分類

衛星

發現者

威廉·赫歇爾

平均密度

1.6096

表面溫度

75

逃逸速度

0.239

反照率

1.375

視星等

11.7

自轉周期

1.370218地球日或118386.82秒

半長軸

237948km

離心率

0.0047

公轉周期

32.9h

最高溫度

145K

最低溫度

32.9K

宇宙速度

0.239公里/秒(860.4公里/小時)

天體質量

（1.08022±0.00101）×1020千克

大氣成分

91%水汽、4%氮、3.2%二氧化碳、1.7%甲烷

赤道表面重力

0.111m/s

行星命名

土衛二以希臘神話中的巨人恩克拉多斯命名。該名字及其他六顆第一批被發現的土星衛星的名稱都由威廉·赫歇爾的兒子約翰·赫歇爾在其1847年出版的《在好望角天文觀測的結果》中率先提出。如此命名的理由是：土星（農神）在希臘神話中為泰坦族的領袖克羅諾斯。

土衛二的地表構造被國際天文學聯合會以阿拉伯文學作品《一千零一夜》中的人名和地名命名。其中撞擊坑以人物命名，其他地質結構如深谷、山脊、平原和槽溝則以地點命名。迄今共有57處地質結構被國際天文聯合會正式命名，另有22處在1982年被旅行者號發現后得以命名，35處在2005年于卡西尼號的三次飛掠中被發現，于2006年11月得到批準命名。這些名稱包括撒馬爾罕槽溝，阿拉丁隕石坑和錫蘭平原。

探測研究

1789年8月28日，威廉·赫歇爾在第一次使用他的1.2米望遠鏡-這是當時世界上直徑最大的望遠鏡時發現了土衛二。其實在1787年，赫歇爾就已經通過他的16.5厘米望遠鏡觀測到這顆衛星，只是當時未得到確認。

由于土衛二糟糕的視星等（高達11.7等），同時它又靠近明亮得多的土星及其光環，從地球上很難觀測到這顆衛星，只有通過透鏡直徑達15-30厘米的望遠鏡才能觀測到，這還取決于當時當地的大氣狀況和光污染程度。作為太空時代之前發現的眾多土星衛星之一，土衛二的最佳觀測時間是在環面穿越時期，此時土星環垂直于地球運行點的切線，在地球上只能觀測到一條細線，土星環的亮度大為降低，故為觀測土衛二的最佳時機。

兩艘旅行者飛船獲得了第一組土衛二的特寫鏡頭，其中旅行者1號是第一艘與土衛二擦肩而過的人造飛行器，它于1980年11月11日在距土衛二20萬2千公里處掠過。盡管在這個距離上獲得的影像資料分辨率較低，但是仍然可以顯示出土衛二擁有一個高反射率并缺乏撞擊坑的地表，這說明該衛星地表的地質年齡較低。

旅行者1號亦證實土衛二的運行軌道正位于土星E環的稠密處，結合土衛二的年輕地表分析，參與旅行者飛船計劃的科學家認為E環是由從土衛二地表噴射出的顆粒組成的。旅行者2號于1981年8月26號從距土衛二8萬7010公里處飛掠而過，從而獲得了關于這顆衛星的更為清晰的影像資料。這些資料展示了這顆衛星的年輕地表的諸多特征，也表明這顆衛星的不同地區的地質年齡存在極大不同。

卡西尼號在土衛二上的發現推動了數項研究計劃的跟進。2007年，美國國家航空航天局完成了一項向土衛二發射軌道飛行器并詳細研究南極地區羽狀噴射物的計劃的概念型研究，遺憾的是該計劃未得到進一步實施。歐洲航天局也計劃向土衛二發射探測器，該計劃將與土衛六的研究計劃捆綁實施。

“土衛六土星計劃”是美國國家航空航天局和歐洲航天局聯合提出的一項旨在探測土星系衛星（包括土衛二）的計劃，與之相競爭的則是“木衛二-木星計劃”。2009年2月，兩項計劃中將有一項被選中并得以實施，而發射時間被定位2020年前后。

基本特征軌道

土衛二屬土星的內層大衛星。按距土星遠近排序，土衛二據第14位，它的軌道位于土星E環的稠密部分。土衛二在距土星中心23萬8千公里、距其云層頂部18萬公里的地方繞其運轉，其軌道位于土衛一與土衛三之間，公轉周期為32.9小時。

其軌道與土衛四的軌道成2:1的共振，即每當其完成兩個公轉周期，土衛四即完成一個公轉周期。這種軌道共振關系導致土衛二帶有0.0047的軌道偏心率，并為其地質活動提供了加熱源。

如同大部分土星的大衛星一般，土衛二的自轉與其公轉相同步，永遠都保持著同一面面向土星。不同于月球，土衛二并沒有出現自轉軸的擺動。不過，對土衛二外形的分析表明有時候它會由于外力作用-如與土衛四的軌道共振效應-而產生自轉軌道的擾動。這種擾動亦能夠為土衛二提供額外的加熱源。

大小與外形

土衛二是一顆相對較小的衛星，平均直徑為505公里，只有月球直徑的七分之一，比不列顛島的最大長度還稍小，而其大小也和不列顛島不相上下。而亞利桑那州和科羅拉多州也能夠容得下這顆衛星。不過若論其球體面積，則比以上這些區域要大得多，它的面積達80萬平方公里，相當于莫桑比克的國土面積，比得克薩斯州大15%。

土衛二的質量和直徑都位列土星衛星的第六位，居于土衛六（5150公里）、土衛五（1530公里）、土衛八（1440公里）、土衛四（1120公里）和土衛三（1050公里）之后。它也是土星擁有的最小的球狀衛星之一，除了它和土衛一（390公里）之外，其他的小衛星均為不規則形狀。

表面

1981年8月，旅行者2號在人類歷史上首次近距離地觀測土衛二。對獲得的圖像信息進行分析后，科學家們發現了至少五種不同的地形，包括撞擊坑地形、平坦地形，而在平坦地形附近，則往往分布著山脊。另外還觀測到大量的線性地縫和懸崖。鑒于在平坦地區分布的撞擊坑較少，科學家推測這些平坦地區的形成時間可能只有幾億年。

所以，在較近的一段地質時間里，土衛二上必然發生了諸如“水火山”之類的質地活動，才能使得原先千瘡百孔的地表平整如初。固態水即冰使得土衛二表面發生了很大變化，這使其成為太陽系中反射率最大的星體，它的可視幾何反照率高達1.38等。正因為它反射了如此之多的陽光，其平整的地表的夜間溫度僅為-198℃。

地質構造

旅行者2號發現在土衛二上發現了幾種地質構造，包括槽溝、懸崖和山脊等。

卡西尼號的觀測表明土衛二上改變地貌的主要方式是構造作用。土衛二上發現的更加引人關注的一種地質構造是裂痕，這些峽谷能夠延伸至200公里長，寬度為5-10公里，深度為1公里。

太空“噴泉”

2008年3月，飛過土衛二附近的美國“卡西尼”號探測器發回照片顯示，土衛二上有類似間歇泉的冰屑和水蒸氣噴發景象，表明這顆天體上可能存在液態水。盡管照片沒有拍到液態水，但科學家認為，照片上的冰屑和水蒸氣來自土衛二地表較淺處的“地下水庫”。

研究人員猜想，這些液態水表面為薄冰覆蓋。若覆蓋冰層出現裂隙，液態水的溫度和壓力都會急劇下降，一方面形成水蒸氣噴發，另一方面噴出水蒸氣迅速冷凝成冰屑，類似于地球上的熱泉眼，只不過溫度要低得多。

美國科羅拉多州太空科學研究所的影像分析專家卡羅琳·波爾科說，如果這個地表溫度低至零下200攝氏度的星球上存在液態水，其地下就可能存在熱源。另外，美國亞利桑那大學研究人員通過對“卡西尼”傳回資料進行光譜分析，認為土衛二南極附近可能存在少量有機物。

美國宇航局的卡西尼探測器傳回了土衛二的噴流圖像，卡西尼探測器甚至收集到一些土衛二噴射流中的物質，通過紫外線成像光譜儀(UVIS)測量噴射流，科學家獲得了噴射流中氣體含量的數據。最新的探測發現，噴射流中含有冰顆粒、水蒸汽和有機化合物。

地下熱源

科學家們對土衛二地下存在持續熱源的假說展開了研究。在會議上，有關專家提出了自己的看法:土衛二內部的放射性物質衰變就是持續熱能來源。

美國航空和航天局“卡西尼”項目主要研究人員之一丹尼斯·馬特森說，土衛二形成之初是個冰塊和巖石混合體，其中巖石部分含有兩種放射物同位素。45億年來，放射性衰變不斷，散發大量熱能，逐漸造就了土衛二巖質核心外包冰層的結構。直到今天，土衛二內部的放射性衰變也沒有停止，內核產生的熱能又進一步融化著土衛二的中心部分。

正是這樣周而復始的放射性衰變為土衛二提供了源源不斷的熱能，并打破了其南極附近冰層的平衡，形成高溫區域，造成冰層斷裂，直接導致了“卡西尼”捕捉到的冰屑及水蒸氣噴發現象。

生命跡象

美聯社分析說，這一假說具有重大意義。若經證實，土衛二便具備了產生生命的三大條件：持續的熱源、有機物和液態水。馬特森說：以土衛二的內部條件，它曾經或仍然可能發生生化反應。

當然，一切假說畢竟只是一種合理猜測。現在斷言土衛二上是否存在生命為時尚早。2008年3月，“卡西尼”將再次飛到距土衛二僅350公里處觀測。屆時，可能將有更多太空奧秘被逐一揭開。土衛二可能是土星的稀薄的Ｅ光環中物質的供給源。另外由于這物質不可能在光環中存在數千年之久，它可能與土衛二最近的活躍有關。另外光環也有可能是由高速的不斷碰撞的粒子與不同的衛星共同維系。

據《新科學家》雜志報道，美國普林斯頓物理學家和未來學家弗里曼·代森表示，寒冷的土衛二上可能存在開花植物的這樣的生命，因為在地球北極地區就發現有開花植物，而北極和木衛二的環境非常類似，因此太空船應該在木衛二上尋找花朵，這很容易發現。

參考資料