第259章 暗環(huán)
華楓了解到后面的土衛(wèi)五由冰所構(gòu)成,密度約為1233g/。這樣低的密度顯示它是由25的巖石(密度3250g/)與75的水冰(密度1000g/)所組成的。雖然土衛(wèi)五是太陽系第9大衛(wèi)星,不過它的質(zhì)量只能排在第10位。 早期天文學(xué)家估計它擁有巖石的核心。然而卡西尼號近距離探測的結(jié)果顯示它的軸轉(zhuǎn)動慣量系數(shù)為04kg,這樣的數(shù)據(jù)表明土衛(wèi)五的內(nèi)部幾乎都是一樣的物質(zhì),因為巖質(zhì)核心的存在會使質(zhì)量慣性矩落在34左右。土衛(wèi)五的三維模型也與流體靜力平衡。 土衛(wèi)五的特征有些類似土衛(wèi)四,這顯示它們可能有類似組成與歷史。土衛(wèi)五受到日照地區(qū)的溫度為開氏99度(攝氏?174度),而陰影地區(qū)的溫度則介于攝氏?200度與攝氏?220度之間。 土衛(wèi)五的表面有明顯的坑洞與明亮的細(xì)微特征。它的表面根據(jù)坑洞密度可以被分成2個不同的地理區(qū)域,第一個地區(qū)包括直徑在40公理以上的坑洞,而第二個地區(qū)則相反,并位在極區(qū)與赤道地區(qū)。這也顯示在土衛(wèi)五形成的過程中曾經(jīng)發(fā)生大規(guī)模的重組事件。 主要的半球受到嚴(yán)重的撞擊,并且非常明亮。就像木衛(wèi)四上的坑洞一樣,土衛(wèi)五的坑洞缺乏在月球與水星上可以觀測到的明顯特征。在另一個半球上可以見到明亮的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)在黑色的地表上,少數(shù)坑洞也可以被辨識出來。這些明亮的區(qū)域曾被認(rèn)為是在土衛(wèi)五早期從冰火山所噴發(fā)出來的物質(zhì)。不過最近對于土衛(wèi)四的觀測顯示,散布地表的明亮條紋其實是冰構(gòu)成的懸崖,于是天文學(xué)家推測土衛(wèi)五上的條紋也是由冰組成的懸崖。 卡西尼號在2006年1月17日近距離飛越土衛(wèi)五,并拍設(shè)一系列高分辨率的照片。雖然科學(xué)分析仍然在進(jìn)行中,不過這些照片顯示土衛(wèi)五表面的條紋類似土衛(wèi)四的條紋結(jié)構(gòu),其實是冰懸崖。 美國國家航空航天局在2008年3月6日宣布土衛(wèi)五可能擁有一個稀薄的環(huán)帶,這也是人類首次在衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)環(huán)帶系統(tǒng)。這個環(huán)帶系統(tǒng)的存在是因為卡西尼號發(fā)現(xiàn)土星的磁場在土衛(wèi)五附近有高能量的電子流所推論出來的。塵土與碎石延伸至土衛(wèi)五的希爾球區(qū)域,不過在靠近土衛(wèi)五的附近更加稠密,顯示土衛(wèi)五可能擁有3條密度較高的細(xì)環(huán)帶。 卡西尼號在近距離內(nèi)拍攝一些土衛(wèi)五的照片,其中最接近的一張是在2005年11月26日所攝的,距離僅500公里。另外一次近距離飛越則是在2007年8月30日,距離為5,750公里。而在卡西尼延伸任務(wù)中則計劃在2010年3月2日從100公里的距離掠過土衛(wèi)五。 美國宇航局“卡西尼”號在接近土星土衛(wèi)五時,探測器上的一臺帶有靈敏紅外波段(930毫微米)濾色鏡的窄角照相機利用可見光拍攝到土衛(wèi)五南極地區(qū),拍攝時土衛(wèi)五與“卡西尼”號之間的距離約為23.9萬千米,太陽、土衛(wèi)五與“卡西尼”號之間的角度為56°,分辨率約為1千米每線。 與土衛(wèi)五表面其余部分一樣,其南極地區(qū)在幾百萬年里布滿大量隕石坑,在這些詳細(xì)照片上可以看出,在較巨大的隕石坑上布滿有“麻子”般的小坑。在所示照片左邊,可以看到更令人感興趣的溝槽,照片右上部最清晰的隕石坑具有橢圓形狀,它的大小為115x91千米。 “卡西尼-惠更斯”號飛行是美國宇航局與歐洲航天局和意大利航天局的合作計劃,“卡西尼”號探測器的控制委托美國加州帕薩迪納美國宇航局噴氣推進(jìn)實驗室負(fù)責(zé)。 美國國家宇航局(nasa)公布了一段“卡西尼”號土星探測器拍攝到的土衛(wèi)五的珍貴視頻圖像。之所以說它珍貴,是因為這段總共15秒長的視頻記錄下了土衛(wèi)五上發(fā)生日食的過程。這次公布的視頻總共由17幅圖像組成,拍攝于2008年8月19日。 當(dāng)時土衛(wèi)五正在逐漸進(jìn)入土星的陰影區(qū)域。從視頻中可以清楚地看到,土星在土衛(wèi)五上投下的陰影的邊緣非常模糊,這一點與月球在地球上投下的陰影存在很明顯的差異。專家們指出,之所以會出現(xiàn)這種差異,主要是因為土星是一顆氣態(tài)行星,其外部邊界本身就不是非常清晰,這導(dǎo)致其產(chǎn)生的陰影也不會非常清楚。 懸在土星環(huán)前方的小衛(wèi)星土衛(wèi)五就像是一粒珍珠。去年11月初,繞軌道運行的“卡西尼”號欣賞到這一罕見的景象。照片并非“原版”,而是進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)。 “卡西尼”這個名字來源于意大利天文學(xué)家喬凡尼·多美尼科·卡西尼,正是他在1672年發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)五。天文學(xué)家2008年宣布,土衛(wèi)五可能是第一顆已知擁有自身昏暗環(huán)系統(tǒng)的衛(wèi)星。 據(jù)nasa介紹,“卡西尼”號在拍攝這段視頻時距離土衛(wèi)五約有45萬公里,圖像的分辨率為27公里。 其直徑為1528公里,與土星平均距離約50萬公里。到目前為止,“卡西尼”號已成功繪制了出了土衛(wèi)五表面的景圖像。有關(guān)該天體最有趣的發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)在2008年夏季。當(dāng)時有天文學(xué)家指出土衛(wèi)五可能也擁有自己的光環(huán)系統(tǒng)。他們解釋說,“卡西尼”號上的探測設(shè)備發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)五周圍環(huán)繞著大量碎片,形成一個范圍達(dá)數(shù)千公里的盤狀碎片帶。觀測顯示,在土衛(wèi)五兩側(cè)還都存在著電子數(shù)量急劇減少的區(qū)域。 科學(xué)家隨后進(jìn)行了大量模擬計算,以確定土衛(wèi)五是否有能力穩(wěn)定住這樣的環(huán)結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,在土衛(wèi)五重力場以及它繞土星的軌道共同作用下,土衛(wèi)五周圍的環(huán)能夠長時間地穩(wěn)定存在??茖W(xué)家認(rèn)為,土衛(wèi)五之所以有環(huán),可能是因為在遙遠(yuǎn)的過去有小行星或彗星與土衛(wèi)五相撞,產(chǎn)生的碎片飄散在周圍逐漸聚集成了光環(huán)。 土衛(wèi)六是土星最大的衛(wèi)星,也是太陽系第二大衛(wèi)星,比行星水星的體積大(雖然質(zhì)量沒有水星大),在太陽系中它的大小只比木星最大的衛(wèi)星木衛(wèi)三小。但最近的觀測也顯示濃密的大氣可能使人們過高估計了泰坦的直徑,如同許多其他的衛(wèi)星一樣,土衛(wèi)六比134340號小行星(原冥王星)的質(zhì)量和體積都要大。 土衛(wèi)六平均半徑2575千米,質(zhì)量1345x10??千克,平均密度1880x10?千克/立方米。土衛(wèi)六環(huán)繞土星公轉(zhuǎn)軌道半長徑為1,221,850千米,偏心率00292,軌道平面與土星赤道面的交角為033°,公轉(zhuǎn)周期15天22時41分24秒。土衛(wèi)六的自轉(zhuǎn)周期與公轉(zhuǎn)周期相同,這一點與月球類似。土衛(wèi)六有濃密的大氣,主要成分是氮,表面大氣壓力15x10?帕斯卡,表面溫度17915c。 土衛(wèi)六質(zhì)量與木衛(wèi)三,木衛(wèi)四,海衛(wèi)一,小行星134340(冥王星)大體類似。土衛(wèi)六一半是水冰一半是固體材料。在多個不同結(jié)晶狀冰層的3400米下有一個固體核心。核心內(nèi)部應(yīng)該仍然熾熱。雖然土衛(wèi)五以及其他的土星衛(wèi)星也類似,但土衛(wèi)六的核心密度更大,這是因為它體積巨大造成重力壓縮其內(nèi)部造成的。 大氣情況土衛(wèi)六是已知擁有真正大氣層的衛(wèi)星,其他的衛(wèi)星最多只是擁有示蹤氣體。大氣的存在是1944年首先被杰勒德·柯伊伯(ge a dpkuipe )使用光譜望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的,他發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六大氣的甲烷局部壓力達(dá)到100毫巴。后來,旅行者太空船的觀測也證實土衛(wèi)六上擁有大氣,事實上,土衛(wèi)六的大氣壓比地球還要大一點,星球表面的壓力是地球的15倍。 土衛(wèi)六表面濃密的云層遮蓋住了它的表面地貌。人們一般認(rèn)為土衛(wèi)六表面是固態(tài)或液體乙烷。從地球的雷達(dá)測量發(fā)現(xiàn)那里沒有大范圍的乙烷海洋,但是仍然有可能存在小的乙烷湖。后來,科學(xué)家對卡西尼太空船發(fā)回的照片進(jìn)行研究,認(rèn)為土衛(wèi)六上或許根本不存在液態(tài)甲烷海洋。 研究人員曾通過地面望遠(yuǎn)鏡對土衛(wèi)六進(jìn)行觀測,他們當(dāng)時認(rèn)為,種種跡象顯示這一土星衛(wèi)星上可能存在液態(tài)海洋。但是,科學(xué)家們對得出的結(jié)論仍有疑惑之處,因為以前的觀測顯示土衛(wèi)六表面確有著閃爍的液體反光,尤其是幾年前通過大型無線電望遠(yuǎn)鏡觀測的結(jié)果更證明極有可能存在液體海洋。 土衛(wèi)六大氣的9844是氮氣,是太陽系中惟一除了地球外的富氮星體,那里還有大量不同種類的碳?xì)浠衔餁堄啵ò淄?、乙烷、丁二炔、丙炔、丙炔腈、乙炔、丙烷,以及二氧化碳、氰、氰化氫和氦氣)。這些碳?xì)浠衔锉徽J(rèn)為來自于土衛(wèi)六上層大氣中的甲烷。當(dāng)甲烷因為太陽輻射而發(fā)生反應(yīng)就會產(chǎn)生濃密的桔紅色煙云。土衛(wèi)六表面那像是被涂上了一層柏油的有機物沉淀叫做tholi 。土衛(wèi)六沒有磁場保護,所以當(dāng)它有時運行在土星的磁氣層外時,便直接暴露在太陽風(fēng)之下。這導(dǎo)致大氣電離并在大氣上層釋放出一些分子。 在接近表面時,土衛(wèi)六的溫度大約是94k(17915c)。水冰在這種溫度下會升華,所以大氣中會有少量的水蒸氣存在土衛(wèi)六表面除了覆蓋球的迷霧之外也有各種不同的云。云可能是由甲烷,乙烷或簡單的有機物組成。其他稀有的復(fù)雜化學(xué)物質(zhì)是土衛(wèi)六在太空外觀呈現(xiàn)橙色的原因。 2004年11月卡西尼號飛越過土衛(wèi)六照片中明亮多云的南極,但并未發(fā)現(xiàn)期望的甲烷存在這令科學(xué)家們困惑,対云成分的相關(guān)研究仍然在進(jìn)行中,人們過去關(guān)于土衛(wèi)六大氣的知識可能需要重新書寫。 2004年卡西尼號觀測大氣的結(jié)果發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六大氣“超級旋轉(zhuǎn)”,就像金星那樣,其大氣要比表面旋轉(zhuǎn)快很多。 據(jù)美國科學(xué)日報報道,西班牙格拉納達(dá)大學(xué)和瓦倫西亞大學(xué)的物理學(xué)家們通過分析“惠更斯”探測器對土衛(wèi)六的特殊觀測數(shù)據(jù),明確地證實土衛(wèi)六大氣層中存在著雷電風(fēng)暴等自然電活躍性活動。科學(xué)團體認(rèn)為有機分子、早期生命形式可能形成于行星或衛(wèi)星具有雷電風(fēng)暴的高層大氣層中。 自從1908年,西班牙天文學(xué)家喬西·科馬斯·蘇拉發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六具有大氣層以來,在其他衛(wèi)星上未曾發(fā)現(xiàn)過大氣層的存在。他解釋說,“在土衛(wèi)六上形成著具有傳遞運動的大氣云層,因此靜態(tài)電場和暴風(fēng)雨狀況可以形成。依據(jù)俄羅斯生物化學(xué)家亞歷山大·奧帕金的理論和斯坦利·米勒的實驗,土衛(wèi)六具有雷電風(fēng)暴活動性的大氣層可能形成有機物質(zhì)和早期生命形式,該條件下通過釋放電量可從無機混合物中綜合形成有機化合物。 。