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土星的卫星

土星的天然衛星 来自维基百科，自由的百科全书

土星的卫星
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土星的卫星，种类也繁多，从直径只有几十米的微小小卫星到比行星水星更巨大的提坦（土卫六）。迄2025年3月，已发现并确认轨道的卫星数量已有274颗[1][a]。这个数目不包括嵌入密集环中的数千颗小卫星，也不包括通过望远镜看到但未被重新捕获的数百颗可能的公里大小的遥远卫星[2][3][4]。有七颗土星卫星足够大，可以坍缩成松弛的球体，但目前仅有提坦，可能还有瑞亚处于流体静力平衡。土星的卫星中特别值得注意的是提坦，它是太阳系中第二大的卫星（仅次于木星的木卫三：伽倪墨得斯），具有富氮的类地大气，和以干涸的河流网络和烃湖为特征的景观[5]；土卫二从其南极地区喷出气体和尘埃，其表面之下很可能有液态水海洋[6][7]，表面并被一层深厚的雪覆盖着[8]；还有黑白半球对比鲜明的伊阿珀托斯。

土星环及卫星系统一览
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土星、土星环及主要冰质卫星（土卫一至土卫五）
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土星主要卫星及若干小卫星讯息一览。图示大小符合真实比例
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由卡西尼航天器拍摄的土星多颗卫星的图片。影像中显示的是土卫四（狄俄涅，Dione）、土卫二（Enceladus）、土卫十一（埃皮墨透斯，Epimetheus）、土卫十六（普罗米修士，Prometheus）、土卫一（弥玛斯，Mimas）、土卫五（瑞亚，Rhea）、土卫十（杰努斯，Janus）、土卫三（特堤斯，Tethys）和土卫六（提坦，Titan）。

土星的卫星之中有24颗归为所谓的“规则卫星”，它们沿顺行轨道公转，且轨道与土星赤道平面之间的倾角不高。[9]土星的7颗主要卫星、4颗依附主要卫星的特洛伊小卫星、一对共轨卫星以及夹住F环的两颗牧羊卫星，都属于规则卫星。另有两颗规则卫星的公转轨道位于土星环隙内。体积较大的土卫七与土卫六处于轨道共振状态。余下的规则卫星轨道分别位于A环外沿、G环以内以及土卫一和土卫二轨道之间。依惯例，规则卫星均以希腊神话中的提坦巨神或其他与萨图尔努斯相关的神祗命名。

其余121颗卫星的平均直径介乎4至213公里，统称为“不规则卫星”，其轨道距离土星更远，轨道倾斜度更高，有的顺行，有的则逆行。这些卫星很可能是引力捕获而来的微型行星，或是被捕获后解体并形成各个碰撞家族的微型行星碎片。不规则卫星可根据轨道特征分为因纽特卫星群、诺尔斯卫星群及高卢卫星群，卫星名称则取自所对应的神话。19世纪末发现的土卫九是体积最大的不规则卫星。

土星环的成分小至细微尘粒，大至几百米宽的小卫星，它们沿各自的轨道绕土星公转。[10]从而，土星并没有一个确切的卫星总数，因为在组成环系统的无数无名颗粒和被标志为卫星的大物体之间并没有明确的界限标准。科学家通过探测环内物质所受的干扰，已发现至少150颗小卫星，然而这很可能只是冰山一角。[3]

截至2023年5月 (2023-05)，尚有81颗卫星未获命名，不过将获得永久编号和名称。17颗卫星的名称将取自北欧神话，两颗取自因纽特神话（英语：Inuit religion），一颗取自凯尔特神话。[11][12]

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发现

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12.5英寸望远镜所摄的土星（过度曝光）及土卫四至土卫八。

早期观测

在望远镜摄影技术被发明之前，天文学家利用光学望远镜直接观测土星，发现了八颗卫星。1655年，克里斯蒂安·惠更斯用他自己设计的57毫米物镜折射望远镜，发现了土星最大的卫星——土卫六。[13][14]乔瓦尼·多梅尼科·卡西尼在1671年至1684年间发现土卫三、土卫四、土卫五和土卫八（统称为“路易之星”，拉丁语：Sidera Lodoicea）。[15]威廉·赫歇尔在1789年发现土卫一和土卫二。[15]威廉·邦德和乔治·邦德在1848年共同发现土卫七，[16]威廉·拉塞尔亦于同年独自发现土卫七。[17]

后来，天文学家利用长时间曝光底片，又发现了更多的卫星。威廉·亨利·皮克林最早在1899年用这种技术发现土卫九。[18]1966年，奥杜安·多尔菲斯（英语：Audouin Dollfus）趁土星位于分点，即土星环平行于视线时，进行观测，发现了土卫十。[19]若干年后，科学家发现，要完全解释1966年的观测数据，一定还存在着另一颗轨道与土卫十相似的卫星，这就是土卫十一。[19]土卫十一与土卫十在同一个轨道上公转，这种共轨卫星关系在太阳系中是绝无仅有的。[20]天文学家在1980年通过地面观测又发现土卫十二、土卫十三和土卫十四，之后经旅行者号飞船证实。土卫十二是土卫四的特洛伊卫星，土卫十三和土卫十四则是土卫三的特洛伊卫星。[20]

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航天器观测

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卡西尼号航天器拍摄的四颗土星卫星：下方最大的是土卫六，第二大的是土卫四，环下面的小点是土卫十六，上方的小点是土卫十三。
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卡西尼号航天器拍摄的五颗土星卫星：右方只看到一半的是土卫五，土卫一在其后，环上面的是土卫二，F环后面的是土卫十七，最左边的是土卫十。

自从使用了无人空间探测器，人们对外行星的研究发生了根本性的变化。旅行者计划航天器抵达土星后，在1980至81年间发现了三颗卫星：土卫十五、土卫十六和土卫十七。[20]此外，旅行者号还证实了土卫十和土卫十一是两颗不同的卫星。1990年，科学家又在旅行者号的档案照片中发现土卫十八。[20]

卡西尼-惠更斯号[21]于2004年夏到达土星，发现了位于内圈的三颗小卫星（土卫三十二、土卫三十三和土卫三十四）和位于F环内的三颗未确认的卫星。[22]2004年11月，参与卡西尼计划的科学家宣布，土星环的结构显示，在环以内还存在多个卫星，但当时拍摄到的只有其中一颗（土卫三十五）。[23]2007年，土卫四十九被发现。[24]2008年，卡西尼号探测到土星磁层高能电子在土卫五附近有削弱的现象，意味着土卫五可能拥有一个稀疏的环系统。[25]科学家在2009年3月发现位于G环内的小卫星——土卫五十三，[26]并于同年7月首次发现B环内的小卫星——S/2009 S 1。[27]2014年4月，科学家宣布在A环内有新卫星形成的迹象。[28]

地面观测

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四颗卫星同时凌土星，由哈勃空间望远镜所摄

随着望远镜技术的提升，对土星卫星的观测研究也变得越来越简单，其中起到最大作用的莫过于取代了照相底片的数码感光耦合元件。在整个20世纪期间，土卫九是唯一一颗为人所知的不规则轨道卫星。然而自从2000年起，天文学家利用地面望远镜陆续发现了三十多颗不规则卫星。[29]三座中等大小望远镜从2000年末开始进行观测，一共发现了13颗卫星，其轨道距离土星遥远，离心率高，与土星赤道和黄道平面的倾角都非常高。[30]这些卫星都很可能是某个更大的天体在被土星引力捕获后解体而成的碎片。[29][30]2005年，毛纳基山天文台的科学家宣布发现12颗外圈小卫星。[31][32]天文学家利用8.2米昴星团望远镜，在2006年宣布发现9颗不规则卫星。[33]2007年，土卫五十二（S/2007 S 1）、S/2007 S 2和S/2007 S 3陆续被发现。[34]2019年，天文学家宣布又发现了20颗不规则卫星(2021年在土卫八和土卫二十四之间又发现了一颗)，使土星卫星总数自2000年来首次超越木星。[12][35]

土星的83颗卫星之中，有一些在被发现之后就未再被观测到，以致无法从轨道数据推算目前的确切位置，这些卫星被称为迷踪卫星。[36][37]天文学家在2019年以后的观测当中已成功寻回不少迷踪卫星，但仍有四颗（S/2004 S 13、S/2004 S 17、S/2004 S 7及S/2007 S 3）至今下落不明。[35]

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截至2021年8月外太阳系四颗大行星的已知卫星总数。土星现有83颗已知卫星。
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命名

主条目：卫星的命名

天文学界现用的土星卫星命名法，可追溯至约翰·赫歇尔于1847年提出的方案：土星（在欧洲以罗马神话中的农业之神萨图尔努斯，相等于希腊神话中的克罗诺斯，为名）的所有卫星均以与萨图尔努斯相关的神话人物命名。[15]当时已知的七颗卫星都取名于提坦或癸干忒斯（克罗诺斯的兄弟姐妹）[18]1848年，威廉·拉塞尔提出把第八颗卫星命名为许珀里翁，提坦的又一员。[17]到了20世纪，十二名提坦均以用尽，科学家就转向古希腊罗马神话的其他神祗或其他神话传统中的巨神。[38]除以提坦福柏命名的土卫九以外，其余所有不规则卫星均以北欧神话中的冰巨神以及因纽特神话和凯尔特神话人物命名。[39]

某些小行星与土星的卫星有着相同的名称：小行星55（祸神星，Pandora）、小行星106（坤神星，Dione）、小行星577（母神星，Rhea）、小行星1809（Prometheus）、小行星1810（Epimetheus）和小行星4450（Pan）。此外还有两颗曾经与土星卫星有相同名称的小行星，后经国际天文学联合会决议用不同拼写与土星卫星相互区分开来：小行星53（岛神星，Kalypso）和小行星101（拐神星，Helena）。

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大小

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土星卫星的相对质量。土卫一、众多小卫星及土星环的质量都太低，在此图中不可见。

土星卫星系统的质量分布极不均匀，在围绕土星公转的物质当中，96%以上的质量都集中在土卫六。另外六颗近球体卫星共占4%，其余76颗小卫星，再加上土星环，只占0.04%。[b]

更多信息 土星的主要卫星与月球相比, 土卫 ...
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卫星群

尽管没有确切的界定标准，土星的卫星还是可以根据轨道特征分为十个卫星群。包括土卫十八和土卫三十五在内的不少卫星在土星环以内公转，其公转周期比土星的自转周期稍长。[43]最内圈卫星以及大部分规则卫星的轨道倾角都在1.5°以下（土卫八除外：土卫八的轨道倾角为7.57°），轨道离心率也较低。[44]最外圈不规则卫星（特别是诺尔斯卫星群）的轨道半径为数百万公里，公转周期可长达几年。诺尔斯卫星群的轨道方向甚至与土星的自转方向相反。[39]

环超小卫星

主条目：土星环 § 超小卫星
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基勒环缝内的土卫三十五

2009年7月，天文学家在从土星B环上的阴影，在环外沿480公里以外的地方发现了直径约为300米的超小卫星S/2009 S 1。[27]和A环超小卫星（见下文）不同的是，S/2009 S 1并没有在环上产生螺旋桨结构，这可能和B环的密度有关。[45]

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2014年4月15日，天文学家发现一颗新卫星形成的迹象
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土星F环、土卫二和土卫五

2006年，天文学家在卡西尼号所拍摄的A环照片中发现了四颗超小卫星[46]。在此之前，在A环缝内公转的已知卫星只有体积更大的土卫十八和土卫三十五。这两颗卫星的质量足以在环上扫出一条缝[46]。相比之下，小卫星只能够在其附近区域清除出两条约10公里宽的缝，形似飞机螺旋桨[47]。小卫星的直径在40至500米之间，无法直接观测[3]。2007年，天文学家又发现了150颗小卫星。除了两颗位于恩克环缝内的小卫星以外，这些小卫星都集中在A环内的三条窄带以内，轨道半径在126,750至132,000公里之间。每条缝宽约一千公里，不足土星环总宽度的1%[3]。该区域不受更大卫星的轨道共振效应所影响[3]，然而A环内其他同样不受轨道共振效应影响的区域却不含任何超小卫星。这些超小卫星可能是某颗大卫星解体后的碎片[47]。天文学家估算，A环中有七千至八千个大于800米的螺旋桨缝，大于250米的则数以百万计[3]。

F环内也有可能存在类似的超小卫星[3]。F环附近的土卫十六可扰动环内的超小卫星，使它们互相碰撞，形成天文学家在F环内所观测到的喷射物质。最大的F环超小卫星可能是有待确认的S/2004 S6。F环内还有短暂出现的扇状结构，这可能是由直径约1公里的小卫星所致[48]。

土卫五十三位于G环的环弧内，与土卫一处于7:6平均运动轨道共振状态[26]，也就是说，当土卫五十三公转七周时，土卫一正好公转六周。土卫五十三是G环中产生尘埃的最大天体[49]。

2014年4月，科学家宣布在A环内有新卫星形成的迹象[28]。

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牧羊卫星

主条目：土星环
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牧羊卫星，从上至下分别为：土卫十五、土卫三十五和土卫十八

牧羊卫星是在环系统内或附近公转的卫星。这类卫星有塑造环的形状的作用：它们会使环的边缘更为鲜明，或产生环缝。土星的牧羊卫星有：恩克环缝内的土卫十八、基勒环缝内的土卫三十五、A环内的土卫十五以及F环内的土卫十六和土卫十七。[22][26]这些卫星和共轨卫星（见下文）都很可能是松碎物质积累在密度更高的核心而成。核心的大小约为卫星目前大小的三分之一至二分之一，本身可能是更大的卫星解体后的碰撞碎片。[43]

共轨卫星

主条目：共轨配置

土卫十和土卫十一是太阳系中唯一一对共轨卫星。[20]它们体积相近，土卫十比土卫十一稍大。[43]两者轨道半长轴只有几公里之差，如果相互掠过的话，就会相撞。不过事实上，引力作用使得两者的轨道每四年交换一次。[50]

内圈大卫星

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土卫二上的虎斑纹路
土星环与卫星
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土卫三、土卫七及土卫十六
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土卫三及土卫十
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土卫三，土星环为背景

在松散的E环以内，有内圈大卫星和阿尔库俄尼得斯卫星群的三颗较小的卫星。

  • 土卫一是内圈近球体卫星之中体积最小、质量最低的一颗，[41]但其质量还是足以扰动土卫三十二的轨道。[50]土卫一明显呈卵形，其两极直径比赤道直径短约20公里，这是因土星的强大引力所致。[51]在土卫一面向公转方向的半球上，有一个占其直径三分之一的撞击坑，名为赫歇尔陨石坑。土卫一并没有过任何已知的地质活动，其表面满布撞击坑。除了一些弓形和直线形的槽以外，土卫一没有别的板块结构。猛烈撞击形成赫歇尔陨石坑时，也很可能同时形成了这些槽结构。[52]
  • 土卫二在内圈近球体卫星之中体积第二小，仅次于土卫一，[51]但它却是土星卫星系统乃至整个太阳系中体积最小的地质活跃天体。土卫二的表面形态多样，既有满布古老撞击坑的地区，又有较近期形成的光滑地区，还有纵横交错的裂痕。卡西尼号航天器发现，其南极地区的温度异常高，有一系列约130公里长的虎斑裂痕，其中有的会喷射出水蒸气和尘埃。这些物质从南极喷出，进入太空，形成巨大的羽状结构，不断为E环的物质进行补充，[7]也是土星磁层中离子的主要来源。[53]水蒸气和尘埃的喷出速率超过每秒100公斤。科学家推测，土卫二南极地表底下可能存在液态水。推动冰火山喷射所需的能量相信来自于土卫二和土卫四之间的2:1平均运动轨道共振。由于表面是由水冰所组成，所以土卫二是太阳系中最“亮”的天体之一：其几何反照率超过140%。[7]
  • 土卫三在土星内圈卫星之中体积第三大。[41]其面向公转方向的半球有一个400公里宽的巨大撞击坑，名为奥德修斯撞击坑。另外还有一个环绕土卫三至少270°的巨大峡谷，名为伊萨卡峡谷。伊萨卡峡谷与奥德修斯撞击坑有相同的圆心，两者很可能有密切的关系。土卫三没有任何已知的地质活动。土卫三大部分地表都布满了山丘和撞击坑，但在奥德修斯撞击坑的反面却是一小片较平滑、年轻的地区。在平滑地区和粗糙地区之间，有一条明确的界线。奥德修斯撞击坑周围还有一条条从撞击坑辐射开来的槽。[52]土卫三的密度为0.985 g/cm3，比水稍低，意味着它主要由水冰组成，只含少量的岩石。[40]
  • 土卫四在土星内圈卫星之中体积第二大。其密度比土卫五高，但比土卫二低。[51]土卫四绝大部分地表都布满了古老的撞击坑，但它也有错综复杂的裂痕，意味着它曾经有过地质活动。[54]这些裂痕在背向公转方向的半球上最为显著，几条相互交错的裂痕形成所谓的“缕状地形”。[54]土卫四上最大的撞击坑直径可达250公里。[52]某些地区较为平滑，撞击坑数较低，很可能是在土卫四地质历史后期才形成的。两个平滑地区之中各有一个椭圆盆地，盆地都位于一系列辐射状裂痕的中心，这都可能是由冰火山爆发所形成的。土卫四至今可能还有地质活动，但规模比土卫二小得多。卡西尼号的测量显示，土卫四和土卫二一样不断为土星磁层提供离子，佐证了这一观点。[55]
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阿尔库俄尼得斯卫星群

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土卫三十二面向公转方向的半球，卡西尼号摄于2012年5月20日

在土卫一和土卫二轨道之间，有三颗小卫星：土卫三十二、土卫四十九及土卫三十三。它们以希腊神话中的阿尔库俄尼得斯仙女命名。土卫三十二和土卫四十九的轨道上都有不完整的暗环，土卫三十三轨道上则有完整的环。[56]这三颗卫星中，只有土卫三十二有近距离照片，可见它呈卵形，几乎没有任何撞击坑。[57]

特洛伊卫星

主条目：特洛伊卫星

特洛伊卫星为土星卫星系统所特有，这些卫星位于一颗比它们大得多的卫星的L4或L5拉格朗日点。L4位于大卫星轨道的前方，L5则位于其后方。土卫三共有两颗特洛伊卫星：土卫十三（前方）和土卫十四（后方）；土卫四也有两颗：土卫十二（前方）和土卫三十四（后方）。[22]土卫十二是特洛伊卫星之中最大的一颗，[51]土卫三十四则是最小的，轨道也最为混沌。[50]这几颗卫星都被铺上了一层尘埃物质，其表面因而非常光滑。[58]

外圈大卫星

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土卫五面向公转方向半球上的因刻托米撞击坑（英语：Inktomi (crater)）及其周围的蝴蝶状喷射物

以下卫星的轨道均位于E环以外：

  • 土卫五是土星第二大卫星。[51]2005年，卡西尼号在土卫五的尾随等离子体中探测到电子数削弱的现象。这些电子是在土星磁层（英语：Magnetosphere of Saturn）中的等离子体被土卫五吸收后所产生的。科学家因此推断，电子数的削弱是由土卫五的若干个尘埃环所致。如果属实，土卫五就会是太阳系中唯一一颗拥有环系统的卫星。[25]然而，科学家之后用卡西尼号所携带的窄角相机从多个角度对环平面进行直接观测，都没有发现任何环存在的证据。先前的等离子体观测结果是因何而来，仍然是一个谜。[59]在地质结构上，土卫五和不少卫星一样满布撞击坑，[52]在背向公转方向的半球有和土卫四相似的缕状裂痕，[60]在赤道上有一条可能由落到表面的环物质所形成的暗痕，[61]在背向土星的一面还有两个约400至500公里宽的撞击盆地，[60]其中的蒂拉瓦撞击坑和土卫三上的奥德修斯撞击坑相当。[52]另外，土卫五还有一个48公里宽、名为因刻托米（英语：Inktomi (crater)）的撞击坑，[62]以坑为中心有一组覆盖面积广的射纹系统。[63]因刻托米撞击坑可能是土星内卫星之中最年轻的撞击坑。土卫五表面没有任何地质活动的痕迹。[60]
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土卫六、土卫一和土卫五
  • 土卫六直径为5,149公里，是土星的第一大卫星，太阳系的第二大卫星。[64][41]在太阳系各大卫星中，土卫六是唯一一个拥有稠密大气层（表面压力为1.5个大气压力）的。土卫六的大气层温度极低，主要由氮气组成，另含少量甲烷。[65]大气层中时常出现白色对流云，特别是在南极地区上空。[65]2013年，安达卢西亚天体物理研究所（英语：Instituto de Astrofísica de Andalucía）的科学家宣布在土卫六的大气上层探测到多环芳香烃。[66]2014年，美国国家航空航天局的科学家宣称，有强烈证据证明土卫六大气层中的氮气并非最初形成土星的物质，而是源自奥尔特云中的彗星。[67]由于被浓厚的大气所遮蔽，天文学家很难对土卫六的表面进行直接观测。尽管如此，科学家知道，土卫六表面上的撞击坑不多，地表物质应该是十分年轻的。[65]其地面由一块块深色和浅色的区域所组成，还有流道，甚至可能有冰火山。[65][68]一部分深色区域被纵向沙丘所覆盖，塑造沙丘形状的风是由土星的潮汐力所推动的，沙丘中的沙则是由水冰或碳氢化合物组成。[69]土卫六的两极地区有多个甲烷乙烷湖，使土卫六成为太阳系中除地球以外唯一一个表面存在液体的天体。[70]克拉肯海是土卫六上最大的湖泊，面积比地球上的里海还要大。[71]与木卫二和木卫三一样，科学家相信土卫六的地表之下有一片由水和氨组成的海洋，里面的物质会经冰火山喷射到地面。[68]2014年，美国国家航空航天局的科学家宣布，土卫六的地底海洋可能和地球上的死海一样富含盐。[72][73]
  • 土卫七是距离土卫六最近的卫星。两者处于3:4平均运动轨道共振，也就是说，当土卫七公转三周时，土卫六正好公转四周。[41]土卫七的平均直径为270公里，体积比土卫一小，密度也更低。[74]土卫七形状奇异，表面呈褐色，满布孔洞，如海绵一般。[74]土卫七的平均密度为0.55 g/cm3，[74]就算假设它完全由水冰组成，孔洞所占的体积比例也一定超过40%。土卫七的表面不乏撞击坑，其中2至10公里宽的撞击坑为数最多。[74]土卫七是除冥王星小卫星以外唯一一颗以混沌形式自转的卫星，因此它没有没有确切的两极或赤道。在短时间内，土卫七绕着长轴自转，速率约为每天72至75°；然而在长时间范围内，它的旋转轴（自旋矢量）会不可预测地变动，指向各个方向。[74][75]
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土卫八赤道上的山脊
  • 土卫八是土星的第三大卫星。[51]它是土星大卫星之中距离土星最远的，其轨道半径约为350万公里，其轨道倾角（15.47°）也是土星大卫星之中最高的。[42]天文学家很早就发现土卫八有着“黑白分明”的奇怪地表：其面向公转方向的一面黑如墨汁，背向公转方向的一面却白如新雪。卡西尼号所拍摄到的照片显示，黑色物质集中在接近赤道、位于北纬40°和南纬40°之间的一大片区域，科学家称之为卡西尼区。土卫八的两极地区也是雪白的。卡西尼号还发现了一条高达20公里的山脊，沿着赤道几乎环绕整个土卫八。无论是黑色还是白色区域，土卫八的表面都布满了古老的撞击坑。土卫八上至少有四个大型撞击盆地，直径介乎380至550公里。没有任何证据显示土卫八有地质活动。[76]科学家在2009年找到了土卫八黑色物质的可能来源：斯皮策空间望远镜在土卫九的轨道内侧不远处发现了一大片几乎不可见物质，这片物质和土卫九一样绕土星逆行公转，是为土卫九环。科学家相信，这片物质是陨石撞击土卫九所产生的，随着物质慢慢靠近土星，顺行公转的土卫八与其迎头相撞，把土卫八面向公转方向的一面稍微染黑。[77]被染黑区域的反照率降低，温度随之升高，此处的水冰升华为水蒸气，再在雪白的较冷区域凝华，形成热失控循环。时至今日，被冰覆盖的区域显得雪白，表面冰层升华殆尽的区域则显得漆黑。[78][79]

不规则卫星

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土星不规则卫星的轨道示意图。纵轴和横轴分别为轨道倾角和半长轴。横线的两端分别为轨道的远近拱点，以此表示轨道离心率。倾角为正数的是顺行轨道，负数的是逆行轨道。从轨道特征可清晰区分因纽特卫星群、诺尔斯卫星群及高卢卫星群。

不规则卫星指的是轨道半径长、倾角高的小卫星，其中有不少绕土星逆行公转。科学家相信，不规则卫星是土星引力捕获而来的太阳系小天体，往往可归为不同的碰撞家族。[29]这些卫星都非常细小，无法直接利用望远镜观测，也无法量度准确的尺寸和反照率，但反照率一般估计和土卫九相近，约为6%。[30]不规则卫星的可见光及近红外线光谱的主要特征为水的吸收谱带。[29]它们没有特别的颜色，或偏红色，与C型、P型和D型小行星相似，[39]但比红色柯伊伯带天体更淡。[29][c]

因纽特卫星群

主条目：因纽特卫星群

因纽特卫星群由八颗位于外圈的顺行卫星所组成：土卫二十、土卫二十二、土卫二十四、土卫二十九、土卫五十二、S/2004 S 29、S/2004 S 31及S/2019 S 1(2021年发现)，其中土卫二十九最大，直径约为40公里。它们离土星的距离（192至307个土星半径）、轨道倾角（44°至50°）、颜色都十分相近，故归为一群。[30][39]

高卢卫星群

主条目：高卢卫星群

高卢卫星群由四颗位于外圈的顺行卫星所组成：土卫二十一、土卫二十六、土卫二十八及土卫三十七，其中土卫二十六最大，直径约为32公里。它们离土星的距离（207至302个土星半径）、轨道倾角（35°至40°）、颜色都十分相近，故归为一群。[30][39]另外，S/2004 S 24也有可能属于高卢卫星群，但要确切归类，仍有待更进一步观测。在土星顺行卫星之中，S/2004 S 24是最遥远的。

诺尔斯卫星群

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土星环及三颗卫星：土卫一、土卫二及土卫三
主条目：诺尔斯卫星群

诺尔斯卫星群（又称土卫九卫星群）由46颗位于外圈的逆行卫星所组成：土卫九、土卫十九、土卫二十三、土卫二十五、土卫二十七、土卫三十、土卫三十一、土卫三十六、土卫三十八、土卫三十九、土卫四十、土卫四十一、土卫四十二、土卫四十三、土卫四十四、土卫四十五、土卫四十六、土卫四十七、土卫四十八、土卫五十、土卫五十一、土卫五十四、土卫五十五、土卫五十六、土卫五十七、土卫五十九、土卫六十一、土卫六十二、土卫六十三、土卫六十五、土卫六十六[30][39]以及15颗未命名卫星。土卫九的体积最大，第二大的土卫十九直径只有19公里。诺尔斯卫星群可能还能细分为若干个卫星群。[39]

  • 土卫九直径为213±1.4 km，在土星不规则卫星之中体积最大。[29]它绕土星逆行公转，也是距离土星最近的逆行卫星，其自转周期为9.2735小时。[80]2004年6月，土卫九成为卡西尼号航天器最先观测的卫星，卡西尼号测绘了土卫九几乎90%的地表。土卫九呈近球体，密度较高，约为1.6 g/cm3。卡西尼号所拍摄的照片显示，土卫九表面呈深色，满布撞击坑，其中有大约130个直径超过10公里的撞击坑。光谱测量显示，其表面主要由水冰、二氧化碳、层状硅酸盐和有机物组成，也有可能存在含铁矿物。科学家相信，土卫九原是柯伊伯带的一颗半人马小行星，后被土星的引力捕获。[29]土卫九还是土星最大环物质的来源，也是土卫八有漆黑一面的原因。[77]

列表

Thumb
土星环及卫星系统的轨道倾角和距离示意图，共显示三个不同尺度

已证实的卫星

以下为土星卫星列表，默认以公转周期从短到长排列（即半长轴从小到大排列）。质量足够大而能坍缩成近球体的卫星以粗体标示，不规则卫星则以红色、橙色和灰色背景标示。

更多信息 图例 ...
更多信息 顺序, 编号 [d] ...

有待确认的卫星

以下由卡西尼号所探测到的天体还没有被证实是完整的实体。它们有可能是F环中持久不散的一团团松散物质。[22]

更多信息 名称, 照片 ...

另外，历史上曾有两位天文学家分别宣称在土卫六和土卫七轨道之间发现新卫星，但这些卫星自此就未再被见到过。[83]

暂时性卫星

不时会有小行星和彗星靠近土星，甚至被土星的引力捕获。P/2020 F1 (Leonard)彗星曾经在1936年5月8日靠近土星，达到978000±65000公里的距离。这比土卫六的轨道还要接近土星，其轨道离心率也只有1.098±0.007。在这之前，该彗星有可能是土星的一颗暂时性卫星，但由于除引力以外的力十分复杂，科学家还不能确定它是否曾经是暂时性卫星。[84]

形成

科学家相信，土卫六、中等大小卫星以及土星环的形成过程与木星的伽利略卫星相似，但细节有待进一步研究确定。有理论提出，曾经还存在第二颗大小和土卫六相当的卫星，在解体之后形成环和位于内圈的中等大小卫星。[85]也有理论主张，两颗大卫星碰撞后融合形成土卫六，碰撞期间所散开的冰质碎片则成为了今天的中等大小卫星。[86]2014年6月23日，美国国家航空航天局宣布有强烈证据指出，土卫六大气层中的氮气并非最初形成土星的物质，而是源自奥尔特云中的彗星。[67]从土卫二的地质活动以及土卫三、四、五在过去没有长期轨道共振的迹象，可推算土卫六轨道内侧的卫星年龄可能只有一亿年。[87]

备注

  1. [a]
    在2023年宣布的62颗土星新卫星中[1]，有41颗的轨道已经发表在2023年5月11日的MPECs 2023-J21 至 2023-J85。这41颗卫星是S/2020 S 1、S/2006 S 9、S/2007 S 5、S/2004 S 40、S/2019 S 2、S/2019 S 3、S/2020 S 2、S/2020 S 3、S/2019 S 4、S/2004 S 41、S/2020 S 4、S/2020 S 5、S/2007 S 6、S/2004 S 42、S/2006 S 10、S/2019 S 5、S/2004 S 43、S/2004 S 44、S/2004 S 45、S/2006 S 11、S/2006 S 12、S/2019 S 6、S/2006 S 13、S/2019 S 7、S/2019 S 8、S/2019 S 9、S/2004 S 46、S/2019 S 10、S/2004 S 47、S/2019 S 11、S/2006 S 14、S/2019 S 12、S/2020 S 6、S/2019 S 13、S/2005 S 4、S/2007 S 7、S/2007 S 8、S/2020 S 7、S/2019 S 14、S/2019 S 15、和S/2005 S 5。
  2. [b]
    土星环的总质量与土卫一相当，[10]剩余卫星中最大的三颗（土卫十、土卫七、土卫九）质量总和只有土卫一的三分之一。土星环和所有小卫星的质量总和约为5.5×1019 kg。
  3. [c]
    表面颜色可以用来推断表面化学成分。
  4. [d]
    得到证实的卫星会由国际天文学联合会赋予永久命名与编号。[38]1900年以前发现的九颗卫星（其中土卫九是唯一一颗不规则卫星）依轨道半径顺序编号，其余的则以其获得永久命名的顺序编号。诺尔斯卫星群的九颗小卫星及S/2009 S 1尚未获得永久命名。
  5. [e]
    土卫七、九至十八、三十二、三十三及三十五的直径和尺寸取自Thomas 2010, Table 3。[40]土卫一至五及土卫八的直径和尺寸取自Thomas 2010, Table 1。[40]其余卫星的大约尺寸值取自斯科特·谢柏德的网站。[44]
  6. [f]
    大卫星的质量取自Jacobson, 2006。[41]土卫七、九至十一、十五至十八及三十五的质量取自Thomas, 2010, Table 3。[40]其余卫星的质量是在假设密度为1.3 g/cm3的基础上推算而得的。
  7. [g]
    轨道参数取自Spitale, et al. 2006、[50]IAU-MPC Natural Satellites Ephemeris Service[81]及NASA/NSSDC。[42]
  8. [h]
    负值表示逆行轨道，即公转方向与行星自转方向相反。
  9. [i]
    规则卫星的倾角是相对土星的赤道平面，不规则卫星的倾角则是相对黄道平面。
  10. [j]
    S/2004 S 4自首次被观察到之后就未再露面，很可能只是一团松散物质。[22]

参考资料

外部链接

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