Question

土卫六与原始地球的相似处

土星的最大的一个卫星，土卫六，与原始地球有很多相似点，都有哪些是最为相似的呢？会不会成为第二颗地球呢？

Answer 1

土卫六(Titan,''泰坦星'')是环绕土星运行的一颗卫星。它是土星卫星中最大的一个。在1655年3月25日被荷兰物理学家、天文学家和数学家克里斯蒂安·惠更斯发现，它也是在太阳系内继木星伽利略卫星发现后发现的第一颗卫星。由于它是太阳系唯一一个拥有浓厚大气层的卫星，因此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。

土卫六是土星最大的卫星，也是太阳系第二大卫星，大于行星水星的体积(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们过高估计了它的直径, 如同许多其他的卫星一样,土卫六比小行星134340(原冥王星)的质量和体积都要大.

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/米3。土卫六环绕土星公转轨道半长径为1221850千米，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。土卫六的自转周期与公转周期相同，这一点与月球类似。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℃。

土卫六质量与木卫三,木卫四,海卫一，小行星134340大体类似.土卫六一半是水冰一半是固体材料.在多个不同结晶状冰层的3400千米下有一个固体核心.其核心内部应该仍然炽热.虽然土卫五以及其他的土星卫星也类似,但土卫六的核心密度更大,这是因为它体积巨大造成重力压缩其内部造成的.

大气情况

土卫六是目前已知拥有真正大气层的卫星,其他的卫星最多只是拥有示踪气体.大气的存在是1944年首先被杰勒德 P. Kuiper 使用光谱望远镜发现的,他发现土卫六大气的甲烷局部圧力达到100毫巴.后来,旅行者太空船的观测也证实土卫六上拥有大气,事实上,土卫六的大气圧比地球还要大一点,星球表面的圧力是我们星球的1.5倍.土卫六表面浓密的云层遮盖住了它的表面地貌.人们一般认为土卫六表面是固态或液体乙烷.最近从地球的雷达测量发现那里没有大范围的乙烷海洋,但是仍然有可能存在小的乙烷湖. 后来，科学家对卡西尼太空船最近发回的照片进行研究，认为土卫六上或许根本不存在液态甲烷海洋。研究人员曾通过地面望远镜对土卫六进行观测，他们当时认为，种种迹象显示这一土星卫星上可能存在液态海洋。但是，科学家们对目前得出的结论仍有疑惑之处，因为以前的观测显示土卫六表面确有着闪烁的液体反光，尤其是几年前通过大型无线电望远镜观测的结果更证明极有可能存在液体海洋。

土卫六大气的94%是氮气—太阳系中惟一除了地球外的富氮行星—那里还有大量不同种类的碳氢化合物残余(包括甲烷、乙烷、丁二炔、甲基乙炔、丙炔腈、乙炔、丙烷，以及二氧化碳、氰、氰化氢和氦气。这些碳氢化合物被认为来自于土卫六上层大气中的甲烷。当甲烷因为太阳辐射而发生反应就会产生浓密的桔红色烟云。土卫六表面那像是被涂上了一层柏油的有机物沉淀叫做tholin。土卫六没有磁场保护,所以当它有时运行在土星的磁气层外时，便直接暴露在太阳风之下。这导致大气电离并在大气上层释放出一些分子。

在接近表面时，土卫六的温度大约是94K。水冰在这种温度下会升华，所以大气中会有少量的水蒸气存在.土卫六表面除了覆盖全球的迷雾之外也有各种不同的云。云可能是由甲烷，乙烷或简单的有机物组成。其他稀有的复杂化学物质是土卫六在太空外观呈现橙色的原因。

2004年11月卡西尼号飞越过土卫六照片中明亮多云的南极,但并未发现期望的甲烷存在.这令科学家们困惑,対云成分的相关研究仍然在进行中,我们过去关于土卫六大气的知识可能需要重新书写。

2004年卡西尼号观测大气的结果发现土卫六大气"超级旋转"，就像金星那样，其大气要比表面旋转快很多。

表面特征

至2004年，人类对土卫六的表面地图的了解仍然是非常缺乏了解的。无论如何，人类使用哈勃天文望远镜的红外线和卡西尼-惠更斯号拍摂到一个高亮度，有澳洲大小区域的图片。这个区域的非正式名称是''Xanadu Regio''(世外桃源)；没有人知道那里是什么样。类似的哈勃太空望远镜、Keck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,卡西尼太空船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,可能是固体或液体,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.

表面可能有黏土和水

在公开的首张土卫六彩色照片中，星球上到处是一片橙色，其表面就像海绵一样多孔而富有弹性。科学家认为，和土卫六照片中表面物质看上去最相似的，就是地球上的湿土和黏土。土卫六表面的亮度也比此前预计的暗得多。科学家还从照片中物体的底部发现了被侵蚀的痕迹，这表明它们此前可能遭到过河流的冲刷。

美国亚利桑那大学月球和地球实验室专家马蒂·托马斯科说：“我们曾推测土卫六上存在流体，但一直无法证明。”现在，根据“惠更斯”在土卫六上空16公里处拍摄的一张俯瞰照片，可以毫无疑问地对此加以肯定。他说，从照片上可以清晰地分辨出浅色的山地和丘陵，其间有黑色线状的流体穿过，这可能是熔岩，也可能是海洋。从照片上来看，这片海洋由大小不等的岛屿和薄雾包裹的海岸线组成。负责探测土卫六表面的负责人约翰·扎尼奇说：“经过研究之后，我们认为照片上黑色的部分是海洋，白色的部分则是岛屿。”此外，天文学家猜测土卫六表面可能有水，只不过是以冰的形式出现，也不排除地表深处可能存在液态水。

土卫六上有风吹过

除了传回珍贵的数据以及彩色的照片之外，“惠更斯”上的麦克风还捕捉到了一种呼啸而过的巨大声响。科学家目前还没有就此得出结论，不过探测器已经探测到，土卫六上有风吹过，其时速约为24公里。欧航局科学家马尔切洛·富尔基尼奥尼在会上播放了一个音频，它是由“惠更斯”穿越土卫六大气层过程中进行的雷达测量转换而来的。随着“惠更斯”距离土卫六表面越来越近，雷达信号也变得越来越迅疾而尖锐。

航海家1号和航海家2号曾经检视过土卫六. 航海家1号曾试图尽可能的接近土卫六.不幸的是，航海家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.多年之後,在対航海家1号桔色滤镜拍摂的图片进行复杂的数字处理后，虽仍然没有能够解释如''世外桃源''地区和''镰刀''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天文望远镜用红外线加以观测了.航海家2号只是粗略的检视过土卫六.航海家2号团队必须从调整轨道让航海家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.由于航海家1号没有能够观测到其表面地貌,航海家2号团队选择了後一个方案.

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摂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日圣诞节释放出了惠更斯号,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.惠更斯号探测器可在土卫六的大气中烧毁前将相关数据发回.

惠更斯号探测器在2005年1月14日登陆土卫六.