土卫二（土星的第六大卫星）

土卫二（土星的第六大卫星）

土卫二 （土星的第六大卫星） 次浏览 | 2022.08.13 17:30:54 更新 来源 ：互联网 精选百科 本文由作者推荐 土卫二土星的第六大卫星

土卫二是土星的第六大卫星，也是太阳系中最亮的卫星。于1779年为威廉·赫歇尔所发现。早在2009年，“卡西尼”号（Cassini）探测器就发现土卫二南半球的冰层下存在海洋，并且发现含有冰粒和盐分的蒸汽从冰层裂缝喷出。旅行者号显示土卫二直径约为500公里（相当于土星最大的卫星土卫六直径的十分之一），而且其表面几乎能反射百分之百的阳光。旅行者1号发现土卫二的轨道位于土星E环最稠密的部分，表明两者之间可能存在某种联系；而旅行者2号则发现：尽管该卫星体积不大，但是在其表面既存在古老的撞击坑构造，又存在较为年轻的、地质活动所造成的扭曲地形构造——其中一些地区的地质年代甚至只有1亿年。

中文名

土卫二

外文名

Enceladus

别名

恩克拉多斯

分类

卫星

发现者

威廉·赫歇尔

平均密度

1.6096

表面温度

75

逃逸速度

0.239

反照率

1.375

视星等

11.7

自转周期

1.370218地球日或118386.82秒

半长轴

237948km

离心率

0.0047

公转周期

32.9h

最高温度

145K

最低温度

32.9K

宇宙速度

0.239公里/秒(860.4公里/小时)

天体质量

（1.08022±0.00101）×1020千克

大气成分

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

土卫二以希腊神话中的巨人恩克拉多斯命名。该名字及其他六颗第一批被发现的土星卫星的名称都由威廉·赫歇尔的儿子约翰·赫歇尔在其1847年出版的《在好望角天文观测的结果》中率先提出。如此命名的理由是：土星（农神）在希腊神话中为泰坦族的领袖克罗诺斯。

土卫二的地表构造被国际天文学联合会以阿拉伯文学作品《一千零一夜》中的人名和地名命名。其中撞击坑以人物命名，其他地质结构如深谷、山脊、平原和槽沟则以地点命名。迄今共有57处地质结构被国际天文联合会正式命名，另有22处在1982年被旅行者号发现后得以命名，35处在2005年于卡西尼号的三次飞掠中被发现，于2006年11月得到批准命名。这些名称包括撒马尔罕槽沟，阿拉丁陨石坑和锡兰平原。

探测研究

1789年8月28日，威廉·赫歇尔在第一次使用他的1.2米望远镜-这是当时世界上直径最大的望远镜时发现了土卫二。其实在1787年，赫歇尔就已经通过他的16.5厘米望远镜观测到这颗卫星，只是当时未得到确认。

由于土卫二糟糕的视星等（高达11.7等），同时它又靠近明亮得多的土星及其光环，从地球上很难观测到这颗卫星，只有通过透镜直径达15-30厘米的望远镜才能观测到，这还取决于当时当地的大气状况和光污染程度。作为太空时代之前发现的众多土星卫星之一，土卫二的最佳观测时间是在环面穿越时期，此时土星环垂直于地球运行点的切线，在地球上只能观测到一条细线，土星环的亮度大为降低，故为观测土卫二的最佳时机。

两艘旅行者飞船获得了第一组土卫二的特写镜头，其中旅行者1号是第一艘与土卫二擦肩而过的人造飞行器，它于1980年11月11日在距土卫二20万2千公里处掠过。尽管在这个距离上获得的影像资料分辨率较低，但是仍然可以显示出土卫二拥有一个高反射率并缺乏撞击坑的地表，这说明该卫星地表的地质年龄较低。

旅行者1号亦证实土卫二的运行轨道正位于土星E环的稠密处，结合土卫二的年轻地表分析，参与旅行者飞船计划的科学家认为E环是由从土卫二地表喷射出的颗粒组成的。旅行者2号于1981年8月26号从距土卫二8万7010公里处飞掠而过，从而获得了关于这颗卫星的更为清晰的影像资料。这些资料展示了这颗卫星的年轻地表的诸多特征，也表明这颗卫星的不同地区的地质年龄存在极大不同。

卡西尼号在土卫二上的发现推动了数项研究计划的跟进。2007年，美国国家航空航天局完成了一项向土卫二发射轨道飞行器并详细研究南极地区羽状喷射物的计划的概念型研究，遗憾的是该计划未得到进一步实施。欧洲航天局也计划向土卫二发射探测器，该计划将与土卫六的研究计划捆绑实施。

“土卫六土星计划”是美国国家航空航天局和欧洲航天局联合提出的一项旨在探测土星系卫星（包括土卫二）的计划，与之相竞争的则是“木卫二-木星计划”。2009年2月，两项计划中将有一项被选中并得以实施，而发射时间被定位2020年前后。

基本特征轨道

土卫二属土星的内层大卫星。按距土星远近排序，土卫二据第14位，它的轨道位于土星E环的稠密部分。土卫二在距土星中心23万8千公里、距其云层顶部18万公里的地方绕其运转，其轨道位于土卫一与土卫三之间，公转周期为32.9小时。

其轨道与土卫四的轨道成2:1的共振，即每当其完成两个公转周期，土卫四即完成一个公转周期。这种轨道共振关系导致土卫二带有0.0047的轨道偏心率，并为其地质活动提供了加热源。

如同大部分土星的大卫星一般，土卫二的自转与其公转相同步，永远都保持着同一面面向土星。不同于月球，土卫二并没有出现自转轴的摆动。不过，对土卫二外形的分析表明有时候它会由于外力作用-如与土卫四的轨道共振效应-而产生自转轨道的扰动。这种扰动亦能够为土卫二提供额外的加热源。

大小与外形

土卫二是一颗相对较小的卫星，平均直径为505公里，只有月球直径的七分之一，比不列颠岛的最大长度还稍小，而其大小也和不列颠岛不相上下。而亚利桑那州和科罗拉多州也能够容得下这颗卫星。不过若论其球体面积，则比以上这些区域要大得多，它的面积达80万平方公里，相当于莫桑比克的国土面积，比得克萨斯州大15%。

土卫二的质量和直径都位列土星卫星的第六位，居于土卫六（5150公里）、土卫五（1530公里）、土卫八（1440公里）、土卫四（1120公里）和土卫三（1050公里）之后。它也是土星拥有的最小的球状卫星之一，除了它和土卫一（390公里）之外，其他的小卫星均为不规则形状。

表面

1981年8月，旅行者2号在人类历史上首次近距离地观测土卫二。对获得的图像信息进行分析后，科学家们发现了至少五种不同的地形，包括撞击坑地形、平坦地形，而在平坦地形附近，则往往分布着山脊。另外还观测到大量的线性地缝和悬崖。鉴于在平坦地区分布的撞击坑较少，科学家推测这些平坦地区的形成时间可能只有几亿年。

所以，在较近的一段地质时间里，土卫二上必然发生了诸如“水火山”之类的质地活动，才能使得原先千疮百孔的地表平整如初。固态水即冰使得土卫二表面发生了很大变化，这使其成为太阳系中反射率最大的星体，它的可视几何反照率高达1.38等。正因为它反射了如此之多的阳光，其平整的地表的夜间温度仅为-198℃。

地质构造

旅行者2号发现在土卫二上发现了几种地质构造，包括槽沟、悬崖和山脊等。

卡西尼号的观测表明土卫二上改变地貌的主要方式是构造作用。土卫二上发现的更加引人关注的一种地质构造是裂痕，这些峡谷能够延伸至200公里长，宽度为5-10公里，深度为1公里。

太空“喷泉”

2008年3月，飞过土卫二附近的美国“卡西尼”号探测器发回照片显示，土卫二上有类似间歇泉的冰屑和水蒸气喷发景象，表明这颗天体上可能存在液态水。尽管照片没有拍到液态水，但科学家认为，照片上的冰屑和水蒸气来自土卫二地表较浅处的“地下水库”。

研究人员猜想，这些液态水表面为薄冰覆盖。若覆盖冰层出现裂隙，液态水的温度和压力都会急剧下降，一方面形成水蒸气喷发，另一方面喷出水蒸气迅速冷凝成冰屑，类似于地球上的热泉眼，只不过温度要低得多。

美国科罗拉多州太空科学研究所的影像分析专家卡罗琳·波尔科说，如果这个地表温度低至零下200摄氏度的星球上存在液态水，其地下就可能存在热源。另外，美国亚利桑那大学研究人员通过对“卡西尼”传回资料进行光谱分析，认为土卫二南极附近可能存在少量有机物。

美国宇航局的卡西尼探测器传回了土卫二的喷流图像，卡西尼探测器甚至收集到一些土卫二喷射流中的物质，通过紫外线成像光谱仪(UVIS)测量喷射流，科学家获得了喷射流中气体含量的数据。最新的探测发现，喷射流中含有冰颗粒、水蒸汽和有机化合物。

地下热源

科学家们对土卫二地下存在持续热源的假说展开了研究。在会议上，有关专家提出了自己的看法:土卫二内部的放射性物质衰变就是持续热能来源。

美国航空和航天局“卡西尼”项目主要研究人员之一丹尼斯·马特森说，土卫二形成之初是个冰块和岩石混合体，其中岩石部分含有两种放射物同位素。45亿年来，放射性衰变不断，散发大量热能，逐渐造就了土卫二岩质核心外包冰层的结构。直到今天，土卫二内部的放射性衰变也没有停止，内核产生的热能又进一步融化着土卫二的中心部分。

正是这样周而复始的放射性衰变为土卫二提供了源源不断的热能，并打破了其南极附近冰层的平衡，形成高温区域，造成冰层断裂，直接导致了“卡西尼”捕捉到的冰屑及水蒸气喷发现象。

生命迹象

美联社分析说，这一假说具有重大意义。若经证实，土卫二便具备了产生生命的三大条件：持续的热源、有机物和液态水。马特森说：以土卫二的内部条件，它曾经或仍然可能发生生化反应。

当然，一切假说毕竟只是一种合理猜测。现在断言土卫二上是否存在生命为时尚早。2008年3月，“卡西尼”将再次飞到距土卫二仅350公里处观测。届时，可能将有更多太空奥秘被逐一揭开。土卫二可能是土星的稀薄的Ｅ光环中物质的供给源。另外由于这物质不可能在光环中存在数千年之久，它可能与土卫二最近的活跃有关。另外光环也有可能是由高速的不断碰撞的粒子与不同的卫星共同维系。

据《新科学家》杂志报道，美国普林斯顿物理学家和未来学家弗里曼·代森表示，寒冷的土卫二上可能存在开花植物的这样的生命，因为在地球北极地区就发现有开花植物，而北极和木卫二的环境非常类似，因此太空船应该在木卫二上寻找花朵，这很容易发现。

参考资料