土衛二
衛星 / 維基百科,自由的 encyclopedia
土衛二又稱為「恩克拉多斯」(Enceladus),是土星的第六大衛星[12],於1789年為威廉·赫歇爾所發現。[13]在旅行者號於1980年代探測土星之前,人們只知道土衛二是一個被冰覆蓋的衛星。旅行者號顯示土衛二直徑約為500公里(相當於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於土星E環最稠密的部分,表明兩者之間可能存在某種聯繫;而旅行者2號則發現:儘管該衛星體積不大,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。
卡西尼號所拍攝到的土衛二,影像接近真實色彩。 | |||||||||
發現 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
發現者 | 威廉·赫歇爾 | ||||||||
發現日期 | 1789年8月28日[1] | ||||||||
編號 | |||||||||
其它名稱 | 恩克拉多斯 | ||||||||
軌道參數 | |||||||||
半長軸 | 23萬7948公里 | ||||||||
離心率 | 0.0047[2] | ||||||||
軌道週期 | 1.370218地球日或118386.82秒[3] | ||||||||
軌道傾角 | 0.019°(相對於土星赤道) | ||||||||
隸屬天體 | 土星 | ||||||||
物理特徵 | |||||||||
大小 | 513.2×502.8×496.6公里[4] | ||||||||
平均半徑 | 252.1 ± 0.1公里(0.0395倍地球半徑)[5] | ||||||||
質量 | (1.08022 ± 0.00101)×1020千克[5](1.8×10-5M⊕) | ||||||||
平均密度 | 1.6096 ± 0.0024克/立方厘米[5] | ||||||||
表面重力 | 0.111 m/s2(0.0113倍地球表面重力) | ||||||||
0.239公里/秒(860.4公里/小時) | |||||||||
自轉週期 | 同轉衛星 | ||||||||
轉軸傾角 | 0 | ||||||||
反照率 | 1.375 ± 0.008(幾何反照率)[6] | ||||||||
| |||||||||
視星等 | 11.7 [8] | ||||||||
大氣特徵 | |||||||||
表面氣壓 | 極小,但變化很大。 [10][11] | ||||||||
成分 | 91% 水氣 4% 氮 3.2% 二氧化碳 1.7% 甲烷[9] | ||||||||
二十世紀末發射並於二十一世紀初抵達土星附近的卡西尼號太空船則提供了大量的數據,解開了旅行者探訪之後留下的諸多疑團。在2005年,卡西尼飛船數次近距離掠過土衛二,獲得了該衛星表面及其環境的大量數據,特別是發現了從該衛星南極地區噴射出的富含水分的羽狀物。該發現,以及可探測到的逃逸內能的存在、南極地區極少存在撞擊坑的情況,共同證明了土衛二至今仍然存在地質活動。在巨行星的衛星系統中,許多衛星都會成為軌道共振的犧牲品,這會導致星體震動和軌道的擾動,而對於更加靠近行星的衛星,潮汐效應則會加熱行星的內部,這或許可以解釋土衛二的地質活動。
2014年,美國國家航空暨太空總署宣佈,卡西尼號發現了土衛二南極地底存在液態水海洋的證據,海洋厚度約為10公里。[14][15][16]南極附近的冰火山向太空噴出大量水氣和其他揮發物,夾雜類似氯化鈉晶體、水冰等固態粒子,噴射量約為每秒200公斤。[17][18][19]噴出的水當中有一部份以「雪」的形態落回土衛二表面,亦有一部份融入土星環中,還有一部份甚至能夠到達土星。這些羽狀噴射物也為土星E環的物質來源於土衛二的觀點提供了重要的證據。2015年9月16日,美國國家航空暨太空總署確認,根據卡西尼號的探測數據,其表面冰層下面擁有全球性海洋,而且海洋的底部有水熱活動,即存在海底熱泉。[20]
由於接近地表處有水的存在,所以土衛二是尋找地外生物的最佳地點之一。分析指出,土衛二的噴射現象源自地表下的液態水海洋。噴射物的化學成分以及引力場模型表明地下液態水源體是與岩石接觸的[15],所以可能是天體生物學中極為重要的研究對象。2022年加州大學戴維斯分校的科學家團隊說明模型認為土衛二繞土星公轉軌道的變化會造成1億年間土衛二變暖和變冷循環,每個週期冰殼都會經歷一段變薄和變厚時期。研究人員認為冰體積比水大,土衛二向下膨脹的冰殼使海洋壓力增加,也會對冰層產生壓力形成虎紋裂縫,由此做出到達地表的通道,當流體到達地表遇上真空環境而昇華時就會呈現羽狀噴泉。[21]