土卫六

土卫六又称为“泰坦”（Titan），是环绕土星运行的一颗卫星，是土星卫星中最大的一个，也是太阳系第二大的卫星。荷兰物理学家、天文学家和数学家克里斯蒂安·惠更斯在1655年3月25日发现它，也是在太阳系内继木星伽利略卫星后发现的第一颗卫星。由于它是太阳系第一颗被发现拥有浓厚大气层的卫星，因此被高度怀疑有生命体的存在，科学家也推测大气中的甲烷可能是生命体的基础。土卫六可以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。惠更斯简单的把这颗他发现的卫星称为“Saturni Luna”（土星的月球）。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“路易之星”（Sidera Lodoicea）。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（恩赛勒达斯）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·赫歇尔爵士命名的（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》（Results of Astronomical Observations Made at the Cape of Good Hope）一书中把这颗新卫星命名为“提坦”，提坦在神话中是克罗诺斯（他的罗马神话的对应者萨图尔努斯(或称萨坦)为土星神）和他的兄弟姊妹们的统称。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/立方米。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。土卫六被土星潮汐锁定，其自转周期与公转周期相同。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°C。土卫六质量与木卫三、木卫四、海卫一与冥王星大致类似。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有直径约3,400千米的固体核心，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。泰坦是唯一已知有着比可追踪的大气层更多气体的卫星，而且是太阳系中除了地球之外，唯一拥有浓厚氮气的天体。卡西尼号在2004年观测它的大气层，认为泰坦是一个超级转子，像金星一样，大气层的旋转速度远远超过表面的自转速度。来自旅行者航天器的观测显示泰坦的大气层比地球还要浓厚，表面的大气压力是地球的1.45倍。泰坦的大气层总质量是地球的1.19倍，或是表面上的单位面积承受的质量大约是地球的7.3倍。不透明的霾层阻挡了大量来自太阳和其它来源的可见光，使得土卫六的表面呈现晦涩的特征。土卫六的低重力意味着它的大气层会比地球的更为扩张。土卫六的大气层在许多的波长上都是不透明的，所以从轨道上不能获得来自表面的完整反射光谱，直到2004年的卡西尼－惠更斯号任务，才首度获得土卫六表面的直接观察影像。在平流层的大气组成是98.4%的氮，其余的成分大多是甲烷（1.4%）和氢（0.1-0.2%）组成。其它微量、可追踪的气体属于烃类，例如乙烷、联乙炔、甲基乙炔、乙炔和丙烷，还有其它的气体，像是氰基乙炔、氰化氢、二氧化碳、一氧化碳、氰、氩和氦。在土卫六上层大气的碳氢化合物（烃）被认为是太阳的紫外线导致甲烷裂解产生浓厚的橙色碳氢化合物烟雾的情况。土卫六有95%的时间都在土星的磁层内，有助于土卫六防范太阳风的侵袭。土卫六表面的温度大约是94K（−179°C，或−290°F）。在这个温度下水冰的蒸气压力极低，所以大气中几乎没有水汽。土卫六大气层中的阴霾全是卫星将阳光反射回太空的反温室效应贡献的，使它的表面与上层相较显得异常的寒冷。这颗卫星接收到的阳光仅有地球的1%。土卫六的云层可能由甲烷、乙烷，或许还有其它简单的有机物，是分散和会变化的，造成整体的阴霾。大气层的甲烷造成和创造土卫六表面的温室效应，若不是这样土卫六的表面将更寒冷。惠更斯探测船的调查结果表明土卫六的大气层会定期下雨，将液态的甲烷和其它有机化合物滴落在卫星的表面上。云层通常会覆盖土卫六盘面的1%，但是也观察到突发的事件使云层迅速的覆盖广达8%。一种假说认为当土卫六的夏季来临时，阳光的增加会使南极的云层因为对流而加剧的生成。这种解释很难说明不只在仲春，还有在夏至之后还出现复杂云层的事实。甲烷在南极增加的湿度可能有助于云层大小迅速的增加。土卫六南半球的夏天一直持续到2010年，直到在轨道上的土星，它掌握著卫星的运动，将北半球朝向着太阳。当季节转换时，预期甲烷将开始在南极上空凝结。人类至2004年对土卫六表面的了解仍然非常缺乏。人类使用哈勃空间望远镜的红外线和卡西尼-惠更斯号拍摄到一个高亮度，有澳洲大小区域的图片。这个区域的非正式名称是上都区（Xanadu Regio，世外桃源，15°S 100°W / 15°S 100°W / -15; -100 (Xanadu)）；没有人知道那里是什么样。类似的哈勃空间望远镜、凯克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（或者至少是覆盖着相同的物质）。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，卡西尼航天器在飞近土卫六时使用了雷达遥感测绘技术。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，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。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，仍然没有能够解释如世外桃源地区和香格里拉（10°S 165°W / 10°S 165°W / -10; -165 (Shangri-la)）地区明亮和黑暗地貌的成因，但从那时起，这些地区就开始被哈勃空间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摄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日进入土卫六大气层进行详细探测。惠更斯号探测器在2005年1月14日登陆土卫六。美国的蜻蜓号（Dragonfly）有望在2020年代发射升空并登陆土卫六。据部分科学家推测，土卫六上存在生命的可能性极大。关于可能的生命先有两个推测。第一个推测是，由于土卫六的构造及大气成分与早期地球有相似之处，土卫六上可能的生命与地球早期的生命形态有相似。另一个推测认为，土卫六上存在的生命形式与地球不同。地球生命以水为基础组成，而那里的生命以液态甲烷为基础，呼吸氢气，消耗乙炔。 在此种环境下，能够产生出怎样的物种，更令人好奇。地球的 · 火星的 · 木星的 · 土星的 · 天王星的 · 海王星的冥王星 · 阋神星 · 妊神星 · 鸟神星 · 小行星木卫三 · 土卫六 · 木卫四 · 木卫一 · 月球 · 木卫二 · 海卫一 天卫三 · 土卫五 · 天卫四 · 土卫八 · 冥卫一 · 天卫二 · 天卫一 · 土卫四 · 土卫三 · 土卫二 · 天卫五 · 海卫八 · 土卫一内卫星 · 特洛依 · 规则的 · 不规则的 · 列表 · 依直径列表 · 发现的时间 · 命名