土卫六 土卫六离土星多远

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土卫六—泰坦星,太阳系中唯二存在液体海洋的星球

提到泰坦星,很多漫威迷第一会想到的那不是灭霸的故乡吗,没错,在《复仇者联盟》系列电影中,灭霸来自于泰坦星,但在现实的泰坦星上,我们还真不希望会诞生一个灭霸。

现实中的泰坦星是太阳系里第二大行星土星的第六颗卫星,学名是土卫六。土卫六的直径为5150公里,几乎和水星一样大。自20世纪40年代以来,人们就观测到它上门覆盖着浓密的大气层,泰坦星的表面大气压强是1.5巴,是地球大气压强的1.5倍,泰坦星的大气浓密程度仅次于金星大气,从轨道特征来看,泰坦星是土星得卫星,但从星球各方面条件来看,它完全可以称得上是行星,我们暂且如此看待它。

因为有浓密的大气,泰坦星可能会有明显的温室效应,在土星的位置上,微弱的太阳光穿过云层到达泰坦星的表面,而浓密的大气层可以包裹这些热量,不会使之轻易发散到太空中,这就使的泰坦的表面温度比没有大气层的同位置的土星的其他卫星的温度要高出许多。

但泰坦星的表面温度仍热是低到零下170摄氏度以下,在这样的低温之下,水也只能以坚固的冰山存在,在1982年旅行者号飞船飞越泰坦时探测到它的平均密度卫1.9克/立方厘米,而岩石行星的密度普遍要大于3克/立方厘米,因而泰坦星上除了岩石之外,必然会有相当数量的轻物质。水冰的密度在1克 1.5克/立方厘米,虽然也可能在泰坦星上会有干冰,氮冰,甲烷冰等不同的构成,但氢和氧是宇宙和太阳系中最丰富的元素,很容易形成水分子,可以推测泰坦上会存在相当多的水冰。

在泰坦的大气中,氮气可能占主体,其次也含有少量甲烷,乙烷和氢,或许占大气的10%,甲烷在大气中是不能稳定存在的,太阳紫外线可以分解甲烷气体分子,分解的氢会逃逸到太空,所以大气中的甲烷需要连续不断帝补充,可能的途径是泰坦星的大部分甲烷以液体形式存在于星球表面,随温度增高而蒸发为气态甲烷,当大气中的甲烷达到饱和状态,会形成甲烷云,甲烷云在高层大气低温下遇冷就会变成液态,从而形成甲烷雨落到表面,因此,在泰坦星上,甲烷的循环机制类似于地球上水汽的循环,因此,可以推测在泰坦星上可能存在一个主要液态甲烷,混合少量液态乙烷和液氮的全球性海洋,而在海洋的天空,桔红色的甲烷云凝聚成雨飘落而下,这一幕像极了地球上的雨水。

到目前为止,人类仍没有拍摄到泰坦星上的海洋,泰坦星的大气层弥漫着厚厚的云层,无法从太空一窥泰坦表面的地貌,在2005年1月从卡西尼号分离的专门登陆泰坦星的惠更斯号着陆器在穿过泰坦星浓密的云层落地之后,也只拍得少量模糊的陆地景观,在经过90分钟短暂的观测后就匆匆结束自己的使命,永远留在了泰坦星上。

在2007年12月,卡西尼轨道探测器在靠近土卫六的第38次飞行中看到了一个“湖泊”,将其命名为安大略卫星湖,2009年12月美国宇航局证实,土卫六“泰坦”地表上存在着液体。“卡西尼号”捕捉到由土卫六表面湖泊所反射的太阳光线。这一发现,证实了土卫六表面存在液体的说法,但当时还不能确认其为液态。随着“安大略卫星湖”的突破性发现,专家认为,土卫六其他地区众多与“安大略卫星湖”相似的“坑”也可能是湖泊。2009年12月美国宇航局证实,土卫六“泰坦”地表上存在着液体。“卡西尼号”捕捉到由土卫六表面湖泊所反射的太阳光线。这一发现,证实了土卫六表面存在液体的说法。虽然“卡西尼号”传回的数据并不能证明其表面存在巨大的海洋,但是它却明显透露了这样一讯息,即土卫六两极附近地区存在大型湖泊。

泰坦星分布着众多由液体甲烷和乙烷构成的湖泊,这颗卫星的寒冷程度超过南极洲,科学家表示,虽然泰坦星上更加寒冷,但是它上面的风、雨和构造过程,使它成为太阳系中与地球最相像的天体。虽然这颗卫星低达零下180摄氏度的平均表面温度会使水始终保持固体状态,但是它表面存在液体甲烷和乙烷,这些物质也为可能存在的生命提供一个栖息地,通过分析“惠更斯”探测器对土卫六的特殊观测数据,明确地证实泰坦大气中存在着雷电风暴等自然电活跃性活动。而有机分子、早期生命形式可能会形成于行星或卫星具有雷电风暴的高层大气层中。泰坦星目前的大气非常像40亿年前地球的原始大气,而其中能产生触发生命机制的大气层也令在研究原始地球如何诞生生命过程的科学家无限向往。土卫六具有雷电风暴活动性的大气层可能形成有机物质和早期生命形式,该条件下通过释放电量可从无机混合物中综合形成有机化合物从而产生有机生命。

NASA于2019年6月27日宣布,如果一切按计划进行的话,“蜻蜓”号(Dragonfly)将于2026年发射,航行8年后在泰坦上着陆,之后探测器会在这5150公里直径的卫星上巡航至少2.5年,期间进行24次飞行,总航程约180公里。这次任务的目标就是详细记录泰坦的化学成分。所以此次任务的观测结果也会揭开泰坦星厚重的面纱一窥究竟。

什么是土卫六?

土卫六,自它被荷兰天文学家惠更斯于17世纪中叶发现以来,就一直是一颗引人注目的卫星。首先,因为它是第一颗被发现的土星卫星;其次,它又是太阳系卫星中唯一一颗表面有大气的卫星;另外,它又曾经被认为是太阳系里最大的卫星。经过空间探测之后,最大卫星的称号已被木卫三摘取,而土卫六只好退居第二位:木卫三的直径为5262千米,土卫六稍小,为5150千米。

过去天文学家长期认为,土卫六的大气成分主要是甲烷。可是,飞往土卫六的探测器了解到,它大气的主要成分是氮,约占98%,甲烷只占1%,其余还有少量的乙烷、乙炔,可能还有氢。由于这些成分在太阳紫外线的照射下被分解,所以土卫六呈现出桔红的鲜艳色彩,在探测器拍摄的彩色照片上,土卫六像个熟透了的柿子。

什么是土卫六的发现?

1655年3月25日,荷兰天文学家惠更斯在用自制的3.7米长折射望远镜观测土星时,无意中发现了一颗土星的卫星。它就是最受天文学家瞩目的土卫六,是人类发现的第一颗土星卫星。这颗卫星被命名为提但(titan)。提但是希腊神话中的女巨神,第二代土星之神克洛诺斯(cronus)的妻子。

土卫六长期被认为是太阳系卫星的卫星之王。“先驱者号”探测器在距离它35万千米处拍下5张高分辨率照片,照片上土卫六呈现出美丽的桔红色。“旅行者号”测量的数据资料改写了土卫六原来5800千米的直径,实际为4828千米,迫不得已把王冠让给了木星的卫星木卫三,屈居第二。科学家一直对土卫六很感兴趣,原因在于它是卫星中唯一有大气存在的。大气的主要成分是氮,约占98%,甲烷占1%,其余为碳氢化合物等。大气层厚度约为2700千米。土卫六表面温度很低,在-190℃~-210℃之间,有美丽的液氮海洋。这些条件与地球早期生命起源的情况相似。

虽然看不到土卫六的表面,但“旅行者号”探测器提供的资料显示土卫六是太阳系中的又一个奇异世界,黑暗寒冷的表面,液氮的海洋,暗红的天空,偶尔洒下几点夹杂着碳氢化合物的氮雨等,表面可能存在有机物堆积。这些是人类了解生命起源和各种化学反应的理想之处。

土卫六离土星的平均距离约122万千米,几乎是沿着圆轨道绕土星运动。为什么土卫六能够等距离地绕土星运动,还是一个待解之谜。土卫六自被发现以来,至今已有300多年,但人类对它的认识还远远不够。

大家知道土卫六是什么吗?

土卫六是土星的已知卫星中距其第十五近的一颗土卫六

公转轨道: 距土星 1,221,830 千米

卫星直径: 5150 千米

质量: 1.35e23 千克

在希腊神话里土卫六,泰坦是一个巨人家族,乌拉诺斯和该亚的孩子。土卫六他想支配天堂,但是被宙斯家族推翻并取代土卫六了。

它是在1655年由惠更斯发现的。

人们一直认为土卫六是太阳系中最大的卫星,但最近的观察表明土卫六的大气层太厚了,其实它的固体表面比木卫三的还稍小一些。尽管如此,土卫六还是在直径上比水星大,并且比冥王星更大更重。

旅行者1号任务的根本目的之一是对土卫六的研究。旅行者1号在距其表面4000千米的高空飞行。我们现在与它邂逅的几分钟比先前的300年了解的更多。2004年,卡西尼号太空船开始对泰坦进行一系列近距离接触,通过众多仪器对它采集了数据.2005年一月,惠根斯号探测飞船已然登陆上了泰坦表面并发回了不少这颗天体表面的照片.

现在我们所知道的还很不完整。土卫六被一个很圆的不透明大气层所包围,其表面在可见光下根本看不见(左下图)。(卡西尼任务将用雷达绘制土卫六表面的地图,就象Magellan对金星所做的。)所有旅行者的图片显示的是在南北半球颜色上的微妙变化,一些地表的细节可以用哈勃太空望远镜通过红外线被看见。

土卫六的整体性质与木卫三,木卫四,海卫一和冥王星(可能)相类似。现在还不知道它是类似木卫三的内部构造还是与木卫四相同。

土卫六是由近一半的冰和一半的岩石物质组成的。它可能被分成许多层,拥有一个直径3400千米,被许多由多种冰晶体组成的地层环绕的岩石核心。它的内部可能还是热的,尽管在组成上与土卫五和其余的土星卫星类似,但是它密度更大,因为它很大以致于自身的引力使它向中心压缩。

在太阳系的所有卫星中,土卫六有一个值得注意的大气层。在地表,它的压力大于1.5巴(比地球的高50%)。它主要由分子氮组成(就像地球的),另外仅有6%的氩气和占有一些百分比的甲烷。十分有趣的是,还有一打微量的其他有机化合物(比如乙烷,氢氰酸,二氧化碳)。这些有机物像甲烷一样形成。它们在土卫六的大气层上部被太阳光破坏。这样的结果是类似于在大城市上空发现的烟雾,但要更厚。在许多方面,这类似于地球历史上生命开始出现的早期的条件。

土卫六没有磁场,有时在土星的磁层外运行,这就直接暴露在了太阳风下。这可能造成电离,并从大气层的顶部带走一些分子。

在表面,土卫六的温度是大约94开(零下290华氏度)。在这个温度下,冰不会升华,表面的水不能参与大气层的化学变化。尽管如此,好像还有许多化学变化不断进行土卫六;这最终的结果可能形成许多很厚的烟雾。

在土卫六的大气层中有散布的可变云使得这颗天体整个的朦胧不清,这些云层或许是由甲烷,乙烷及其它一些简单物质所组成,另一些小数量的复杂化学成份则取决了这颗天体在宇宙中呈现的桔色.惠更斯号传回的数据分析将告诉我们更多关于土卫六大气层的细节.

Erosion features 在卡西尼的到达之前,看上去似乎那些大气层的云会制造出由甲烷或是乙烷组成的雨落在卫星表面,形成约1000米深的"大洋".然而,现今看来这并不是事实.毫无疑问的是一些活跃的现象正在泰坦上发生.有可能是一些可见的火山口预示着卫星表面一定是非常年轻,但也可能是泥泞而非充满流体的"湖"或并非一直充满流体的盆地.来自惠更斯初步的结果表明当土卫六的河流和湖一时呈现干枯的时候,雨水也许就在不久前发生了.有清楚的证据证明了这一"急促的侵蚀,及河水冲刷留下的痕迹".此外,卡西尼号在土卫六上发现了"一座奇特的火山口",其说明着卫星大气层中某些不寻常的特性.

We are beginning to get some understanding of Titan's surface by combining the data from all the sources available. Large ground based observatories operating in the infra-red can see some details as can the Hubble Space Telescope. These show a huge bright "continent" (preliminarily called "Xanadu") on the hemisphere of Titan that faces forward in its orbit and some darker regions that are suggestive of oceans or lakes. Cassini's much higher resolution infrared images (below right, click for animation) show the same structures in more detail. And the close-ups from Huygens (left) show what appear to be drainage channels and shorelines.

通过对已有数据的整合,我们开始理解了土卫六表面的一些细节.地基的大天文台在红外端观测也能获如哈勃望远镜般的观测效果.这些红外照片呈现了面向土卫六公转轨道的半球面上巨大明亮的"大陆"(先前称之为 "Xanadu"),一些暗区域预示着可能的海洋和湖的存在.卡西尼号高分辨率的红外观测照片(右下脚)显示了同样结构上的更多细节.惠根斯号(左面)的近距离照片则显示了看上去似乎是水渠状和海岸线的情景.

通过哈勃天文望远镜的观察也显示土卫六的自转实际上是像大多数土星卫星一样的,为同步自转。

卡西尼号的红外照片发现了在泰坦表面一奇怪不可解释的"亮点".

Titan is a difficult object to study. The Cassini instruments are specifically designed to penetrate the haze, its radar mapper can see right thru it and the Huygens images show the surface clearly. But the orbiter images are still frustratingly vague and the Huygens images are few in number and cover only a tiny area. Analysis of this data will take some time; Titan is a very strange place.

土卫六是一个很难研究的天体.卡西尼号上的设备特别是为了穿越卫星大气层而设计,它的雷达图谱能进入土卫六内部.惠更斯号的照片则更为清晰的显示了卫星表面.但照片依然含糊不清且屈指可数只能覆盖一个小区域.照片数据的分析仍需假以时日,土卫六对我们来说依然是一陌生的地方.

更多的有关土卫六:

来自惠更斯的初步数据

enhanced mosaics from Huygens: landing site; context mosaic from Cassini Titan in IR from Cassini Hubble Space Telescope images of Titan's surface by Mark Lemmon

哈勃的泰坦表面照片:txt

Keck speckle interferometry images of Titan

AO images of Titan from DESPA

cloud images in infrared from Keck and Gemini with AO

Cassini approach movie

Huygens raw images

older images

未知点

土卫六下雨的频率?有没有液态甲烷组成的汇聚地?

土卫六的内部依然炙热?

为何土卫六拥有密集的大气层而其它卫星没有?

土卫六上有众多有机物和潜在的液态环境.尽管环境温度对生命来说显得极其寒冷,但是否依然有生命的可能?土卫六是最有可能有生命的星球之一。不管怎样,有趣的是,它类似于地球早期的环境。

惠更斯号的照片中呈现的水渠状和海岸线的情景是否真实?

土卫六是什么星球

泰坦星。

土卫六(Titan,又称为泰坦星)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。

土卫六(Titan,又称为泰坦星)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。

名称来历:

惠更斯简单的把这颗他发现的卫星称为“Saturni Luna”(“土星的卫星”)。之后,乔凡尼·多美尼科·卡西尼为了表达对国王路易十四的敬意将发现的四颗卫星(它们是土卫三-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Lodicea Sidera(路易星)。

天文学家依据习惯把这五颗卫星以数字加以编号。其他的卫星被称为惠更斯卫星或土星的第六颗卫星(从当时知道的距离土星远近排列,土卫一美马斯和土卫二恩克拉多斯在1789年被发现)。

土卫六究竟有何特别之处?为何说它和地球相似度极高?

之所以说土卫六跟地球相似度极高是以为土卫六跟地球一样拥有厚厚的大气层,于是土卫六产生了跟地球类似的气候,只不过土卫六上含量最高的不是氧气而是甲烷,在地形上,土卫六也存在着类似于地球上的沙丘,基于这些因素,人们称土卫六跟地球相似,也是最有可能有生命的星球。

自从人类诞生文明并对宇宙产生好奇以来,就从来没有停止过寻找类似文明的脚步,人类也在不断寻找属于自己的第二家园,最早之前人类对于距离地球最近的金星寄予了厚望,但是通过探测器探测过后,金星地表恶劣的自然环境以及超高的大气压,彻底浇灭了人类的幻想,人类转而将目光投向了太阳系的其它行星。这个时候土卫六进入了人类的视野之中,之所以发现土卫六有一个显而易见的理由,那就是土卫六非常大,其实早在1655年土卫六就已经被发现了。

随着NASA不断向太空发射探测器,逐渐揭开了太阳系这些行星的神秘面纱,这其中就包含了土卫六,人们惊讶的发现在土卫六上居然存在着跟地球类似的大气层,众所周知,地球就是由于有着厚厚的大气层才能阻止那些宇宙中的致命射线,也能保留住太阳发出来的热量,最终在地球上营造出了一个适合生物生存的环境,使得生命的诞生成为了可能,现在土卫六也存在这样的情况,具备了生命存在的基本条件。而且通过对土卫六观测发现,在土卫六的地表上存在着类似于地球的沙丘,而且土卫六的沙丘已经存在了上万年,很可能存在生命。

你觉得土卫六究竟有何特别之处?为何说它和地球相似度极高? 欢迎留言讨论。

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