首页 理论教育 土星卫星探索-天文学教程上册

土星卫星探索-天文学教程上册

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:土星有62颗已确定轨道的卫星,按大小划分为三类:①最大的土卫六,直径为5150 km;②中等的,土卫一~土卫五、八;③小的。图6-62土卫群1)土卫六:有浓密大气的卫星它是太阳系第二大的卫星,又是唯一有浓密大气的卫星,有很多独特性质。这说明土卫六表面比其他的土星冰卫星年轻,地质过程可能改造掉很多陨击坑。图6-64土卫一的两半球土卫二的反照率是行星和卫星中最大的,这意味着其表面几乎是无污染的纯新鲜水冰。

土星卫星探索-天文学教程上册

土星有62颗已确定轨道卫星,按大小划分为三类:①最大的土卫六,直径为5150 km;②中等的,土卫一~土卫五、八;③小的。按轨道特征,有24颗属于“规则卫星”,包括7颗最大的;其余38颗属于“不规则卫星”,37颗是小的且离土星远的,可能是俘获的小行星或是碰撞的碎块,可按轨道特性分为Inuit群、Norse群、Gallic群(见图6-62)。主要土卫的特性列于表6-7。

表6-7 主要土卫的特性

(续表)

(续表)

a—轨道半长径;P—周期;i—倾角;e—偏心率

图6-62 土卫群(倾角负值为逆向绕转)

1)土卫六:有浓密大气的卫星

它是太阳系第二大的卫星,又是唯一有浓密大气的卫星,有很多独特性质。由于浓厚的大气和云层,尤其雾霾笼罩,旅行者飞船也未观测到它的表面。

图6-63是惠更斯探测器降到高度为8 km时所摄的并合像,可看到“河床”网(左下)、表面“岩石”(右下),这里的“岩石”不同于地球上的硅酸盐岩石,而是冻结的尘灰-碳氢化合物冰块。图中显示亮、暗区之间的边界,边界附近的白纹可能是甲烷雾,较暗区可能是树枝状河床,亮的弧带是甲烷已蒸发后的湖岸;下方有三幅局部高分辨像:右图是着陆点附近见到几到十几厘米的“砾石”——岩石或冰块,它们比预料的水/碳氢化合物混合冰还暗,有流体削蚀迹象;左图的暗纹是树枝状河床,表明液体甲烷(而不是水)流的证据;中图是探测器降落处附近表面,隆起和平原之间有岸线和边界。可以确证土卫六表面是固态的,亮区是高的地貌,暗区可能是充满甲烷或乙烷的冻土平原,着陆点在中右所指暗区,貌似美国亚利桑那沙漠,有高百米的陡丘、盖有沉积物的干涸槽、曾为液体池的干涸平谷,但物质成分不同——丘是冻硬的水冰体、“沙”是碎的脏冰。表面亮、暗特征的合理解释是:从大气落下的光化学雾霾暗色物质(复杂有机物)覆盖全部表面,降落的甲烷雨冲刷丘脊顶,因而暗物质集中到河床底,从冰原高地剥蚀的物质填充无河床的平原。周期性的甲烷暴雨造成暂时河流,从冰原高地冲刷暗“土”到短寿命的池和湖,或许沉入像玻璃质的水冰质“沙土”而湖池变干涸,然后再重复这样的过程,只是现在处在干涸期。

图6-63 惠更斯探测器降落过程中所摄局部表面的并合像

土卫六表面有两种新地貌:一种是亮的线形地貌,可能是水冰的火山,水或氨-水“浆”周期性地喷发出来;短而多支的暗河床可能是由液态甲烷喷泉而不是甲烷雨所形成的。土卫六表面的陨击坑很少。卡西尼轨道器的雷达探测且拍摄到土卫六表面的两个(外直径为440 km与60 km)陨击坑,大的类似于多环盆地;还摄到一个似乎是冰火山丘的圆形模糊暗区。这说明土卫六表面比其他的土星冰卫星年轻,地质过程可能改造掉很多陨击坑。

2)中等的冰卫星

它们有类似而又各不同的水冰卫星表面特征:陨击坑和沟、脊。

土卫一表面是严重陨击且古老的,陨击坑累累,最大的是约为其平均直径的赫歇耳陨击坑(直径为130 km,深为10 km,有隆起6 km中央峰和约5 km高的坑缘),还有断裂标志延续到另侧,如果陨击再严重些就可能撞碎它。有些南北方向的沟槽,长约100 km,宽约10 km,深1~2 km,还有分叉小沟,可能是大陨击、壳的热膨胀或土星引潮作用所致(见图6-64)。

图6-64 土卫一的两半球

土卫二的反照率是行星和卫星中最大的,这意味着其表面几乎是无污染的纯新鲜水冰。它表面相当平坦,陨击坑较少。陨击坑一般小于10 km,某些区域的陨击坑保存完好,另些区域的陨击坑已退化(见图6-65)。某些平原区有网状断裂和脊。还有几个长而窄的弯曲沟槽。特别是Samarkand长沟和脊系列,从南纬几乎延展到北极,长几百千米。复杂多样的地貌表明经历多阶段、不连续的地质活动,尤其是较近的构造和(冰)火山活动。(www.xing528.com)

图6-65 土卫二

土卫三表面如橘子皮状(见图6-66),各区域不同,有些区域陨击严重。最显著的极区的大陨击中,大的(Odysseus)陨击盆地直径达400 km,其形貌已被改造。冰上的裂隙可能是某些大撞击引起的“地震”所致。其表面有一个长达圆周、宽约65 km的名为Ithaca Chasma的巨谷,长为2000 km,宽为100 km,深为几千米,好像内部冻结导致外壳膨胀而产生的,还有延展的年轻平原。冰表面反射率高达80%。

图6-66 土卫三及其极区高分辨像

图6-67 土卫五

土卫五(见图6-67)的前导半球较亮,除了陨击坑之外,缺乏其他特征。后随半球较暗,陨击坑如月球高地那样密布,还有冰沉积的亮纹。陨击坑分布不均匀,一种区域不仅小陨击坑密布,而且有很多直径为30~100 km的大陨击坑;另一种区域则没有大陨击坑。有几个东北-西南向断裂。多脊和一个所谓“巨崖”指示全球收缩。

土卫四(见图6-68)与土卫五相似,都是严重陨击的,两半球不同,有明显的地质活动。后随半球是延伸到极区的冰火山(可能是氨和水的超冷溶质在176 K成为“岩浆”)形成的平原,很久前发生了表面更新。在昼夜交界附近有显著的亮纹,还有与亮纹相关的蜿蜒谷。大陨击坑有中央峰,有的陨击坑有辐射纹,老陨击坑已被填充或改造。

3)土星的较小卫星

土星的其余卫星都相当小,甚至飞船取得的资料也不多,但它们也各有特点(见图6-69)。

图6-68 土卫四

图6-69 土卫七、土卫八、土卫九

土卫七是形状不规则的扁球,可能是灾难性撞击所致,表面很暗,有个陨击坑的直径达120 km,坑缘悬崖长为300 km。光谱有水的吸收带,估计内部含冰多,而表面有外来暗物质。

土卫八是同步自转的,表面奇特,朝土星的前导半球暗(反照率为3%),而亮的(反照率50%)后随半球是严重陨击的,赤道区有长而高的脊。边界区有陨击的白斑和暗斑。

土卫九是外卫星,可能是俘获柯伊伯带天体。它表面陨击坑累累,直径10 km以上的30多个,说明其表面是严重陨击和很古老的,有线形的脊或沟,也显示近表面的冰证据,有不同物质显著层化,其平均密度说明其由岩石和水冰的混合物组成,且有非预料的孔隙。

土卫十和土卫十一(见图6-70)是位于F环外面的一对卫星,它们的轨道仅相差50 km,它们每4年周期性相遇,可以相互交换轨道。它们可能是一个母冰体的两个碎块。

图6-70 土卫十、土卫十一

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈