土卫七（环绕土星运行的卫星）
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更新时间：2023-05-17
土卫七
环绕土星运行的卫星
发现与命名
约翰·赫歇尔（John Herschel）在他的1847年出版的《好望角天文观测结果》中建议了土星前七颗卫星的名字。土卫七在不久之后的1848年9月16日被发现威廉·邦德发现，两天后威廉·拉塞尔也独立发现了土卫七，并支持按约翰·赫歇尔书中建议的方案Hyperion来命名。威廉·拉塞尔还在威廉·邦德之前公布这个发现。
物理特性
形状
土卫七最长的直径仅有360千米，但却是太阳系中已知高度不规则形状（非椭球形，即不处于流体静力平衡）的最大物体之一，仅次于海卫八。土卫七的质量约为土卫一的15%，土卫一是已知质量最小的椭球体。土卫七上最大的撞击坑直径约为121.57千米（75.54英里），深度为10.2千米（6.3英里）。对这种不规则形状的一种可能解释是，土卫七原本是一个更大星体的碎片，在远古时代受到巨大撞击而破碎。原始土卫七的直径可能在350–1000千米（220–620英里）之间。据推测在大约1000年的时间里，原始土卫七破碎产生的碎片会以低速撞击土卫六，使土卫六大气中充满了各种挥发物质。卡西尼号在2005年9月26日飞掠土卫七时，探测器出乎预料地发现土卫七释放出强烈的带电粒子流，电压高达200伏。土卫七的表面很可能带静电，因为它沐浴在来自于太阳和土星的带电粒子中。
组成
像大多数土星的卫星，土卫七的低密度表明它主要由水冰组成，只有少量岩石。土卫七的物理成分可能类似于一堆松散堆积的瓦砾。但是，与大多数土星卫星不同的是土卫七较低的反照率（0.2–0.3），说明它至少被一薄薄的深色物质所覆盖。这可能是来自土卫九（那要黑得多）从土卫八那里获得的物质。土卫七比土卫九更红，并且与土卫八身上深色物质的颜色非常接近。土卫七的孔隙率约0.46。
表面特征
旅行者2号飞掠土星系统时，仅在远处拍摄了土卫七，只能辨别出独立撞击坑和一个巨大的山脊，但无法辨别土卫七表面细节。卡西尼号拍摄的早期图片显示了土卫七有一种不寻常的外观，但是直到卡西尼号于2005年9月25日首次近距离飞掠土卫七时，才充分揭示了土卫七的奇异之处。土卫七的表面覆盖有深而锐利的撞击坑边缘使它看起来就像一块巨大的海绵，或者一个巨大的榴莲。包含长链碳和淡红色物质填满每个撞击坑的底部，并且看起来与其他土星卫星（尤其是土卫八）发现的物质非常相似。科学家认为土卫七不同寻常的类似海绵的外观归因于如此大的物体密度却异常的低。土卫七的低密度使其具有相当大的多孔性，表面重力较弱。这些特征意味着撞击物体倾向于压实表面而不是挖掘表面，并且从表面吹走的大多数物质永远不会返回。卡西尼号在2005年和2006年飞掠土卫七期间获得的最新数据分析表明，其中约有40％的体积是空的。在2007年7月，有人认为这种孔隙率将使撞击坑几乎永远保持不变。新分析还证实，土卫七主要由水冰组成，岩石很少。
地形结构
地质形态
土卫七
形成
天文学家们到目前仍不清楚，土卫七是否是其他某一天体遗留下的残骸。在学者们看来，土卫七就像是太阳系中最大的一块“宇宙碎片”，不过，由于其附近缺乏其他零碎的“细节”，现在还无法弄清楚其到底是如何形成的。这颗长度为360千米、厚度约225千米的卫星上布满了大小不等的陨石坑，照射到其表面的阳光中只有四分之一会被反射回宇宙空间，因此其亮度较低，很难从地球上对其进行精确观测。
外形
从土卫七的外形上看，它只有在两个方向上可以保持稳定的旋转状态（物理学家们将这种形状的物体称为不对称回转体）。然而，由于受到太阳系各大行星和土星其他卫星的影响，土卫七的旋转极不规则，因此很难预测其上何时会是“白天”，何时是“夜晚”。
土卫七
气体成分
发现
卡西尼飞船在2005年9月从土卫七近旁飞过时，用多种仪器探测它的秘密，拍摄到其表面的陨击坑等特征，发现了水冰和干冰及有碳氢化合物光谱特征的暗物质，绘制表面物质分布图。
行星科学家柯雷萨恩克（Dale Cruikshank）说，特别有趣的是土卫七上存在碳氢化合物。在彗星、陨石和银河系的尘埃中都发现有碳原子和氢原子的化合物。这些分子掺合到冰中和暴露于紫外光下，就形成有生物意义的新分子。但这不就意味找到了生命，而是进一步指明，宇宙中广泛地存在着生命所需的基本化合物。
卡西尼飞船上的紫外、可见光和红外摄像光谱仪拍摄了土卫七表面细节，可以绘制矿物和化学特征分布图，证实了以前从地球上观测土卫七存在冻结水的发现。而且又发现干冰跟普通水冰以非预料方式的混合。在土卫七表面最亮区域的像显示跟地球上类似结晶的冻结水。柯雷萨恩克解释说，土卫七表面的冰是冻结水与有机物尘埃的混合物，而干冰也很显著。
飞船探测土星的其它卫星以及木星的卫星——木卫三和木卫四都说明，二氧化碳分子是“复杂的”，或以多种方式附着于其它表面物质。柯雷萨恩克说，我们以为普通二氧化碳要很长时间才从土星的卫星表面蒸发，但当它们附着于其它分子时就更稳定得多。
卡西尼飞船科学家韩德里克斯（Amanda Hendrix）说，飞越土卫七更显示卡西尼飞船的多波段仪器的能力，这是第一次对土卫七进行紫外探测，告诉我们这颗迷惑卫星的化学差异。
研究
科学家还介绍说，土卫七上有冰冻水与此前地面观测的结果是一致的。新观测进一步发现，土卫七冰冻水虽然像地球上的冰冻水一样呈晶体形态，但大多与有机粉尘混合形成“脏冰”，而且干冰与“脏冰”以一种奇特的方式混杂在一起。
土卫七上干冰的成分也不纯，其二氧化碳分子以某种化学组合方式与其他分子结合在一起。此前对土星其他卫星以及木星卫星的探测也发现，这些卫星上的二氧化碳分子的确不纯，很多都与卫星表面的其他物质以不同方式相结合。克鲁斯汉克认为，与其他分子相依附可能使二氧化碳分子更加稳定，否则在土卫七长时期的演进过程中，二氧化碳分子可能早就蒸发殆尽了。科学家认为，对土卫七表面成分的新分析结果将有助于理解这颗土星卫星的起源以及在长达45亿年中的演进历程。
生命物质
探索
美国航空航天局科学家们利用“卡西尼”号探测器对土卫七进行了一次探测，并拍摄了相关的照片，探测结果显示，土卫七表面充满了孔洞，看上去就像一块“海绵”，这些孔洞中可能还含有碳氢化合物，这一发现预示着银河系中广泛存在生命所需的化学物质。
来自科内尔大学无线电物理及太空研究中心的科学家彼得·托马斯和他的同事们在一期《自然》杂志上发表文章称，土卫七表面约40%的区域都呈孔状。早在2005年到2006年间，“卡西尼”号就曾经数次亲密接触土卫七，并对其进行探测。
托马斯表示，“卡西尼”号拍摄这张照片的位置距离土卫七非常近，照片上所显示的多孔结构也是我们首次发现，这对于研究土星家族的秘密具有非常重要的意义。
土卫七
研究发现
土卫七是太阳系中最大的一颗高度不规则（非球形）天体，其公转轨道距土星1481100公里，围绕土星旋转一圈的周期为21.3天。土卫七体积不大，最长部分仅有360公里长，但它是形状不规则的土星卫星中最大的一颗，也是太阳系中最大的形状不规则天体之一。由于土卫七形状不规则、自转混乱、表面多孔，科学家此前曾提出，土卫七可能是从某个较大天体上剥落下来的。不像土星的其他卫星的是，土卫七的反照率较小（.2 - .3），表明它至少覆盖着一层薄薄的暗色物质。
康奈尔大学科学家的新分析结果表明，土卫七可能由微小物质颗粒累积而成。由于质量太小、引力不足以对自身进行压缩，土卫七保留了不规则的形状。大天体通常会在自身引力作用下变得紧密，使形状接近球形。
多孔结构比较松软，因此陨石在土卫七上留下的痕迹比砸在普通固态天体上形成的陨石坑要深一些。科学家估计，土卫七的密度为每立方米544公斤，比水轻将近一半，这意味着它内部的绝大部分都是多孔的。
科学家们在研究中还发现，土卫七的主要成分是冰，而且其中混有有机物杂质。这意味着土卫七是一块“肮脏的冰海绵”。科学家认为，包括土星一些近距离小卫星在内的其他一些低密度天体也可能有着多孔结构，不过这还需要进一步观测验证。
卡西尼号探测器在2005年9月26日飞掠土卫七。当靠近土卫七时，卡西尼号探测器出乎预料地发现土卫七释放出强烈的带电粒子流，电压高达200伏。土卫七的表面很可能带静电，因为它沐浴在来自于太阳和土星的带电粒子中。
生命可能
来自美国航空航天局艾姆斯氏实验中心和天文学家德尔·克鲁克沙克（音，Dale Cruikshank）称，“从照片上看，土卫七表面的这些孔的底部一片黑暗，无法判断其内部的结构，这一点与土卫八和土卫九的部分地区结构非常相似。最让人感兴趣的是在土卫七上发现了碳氢化合物。‘卡西尼’号探测器传回的数据显示，土卫七表面含有冰水和干冰（固体二氧化碳），这些干冰以很特别的方式与普通冰混合在一起，这些地区的冻水以晶体的形式存在，与地球上的很相似。当这些冰冻分子暴露于紫外线下时，会形成具生物学意义的新分子。虽然这并不表示我们已经在地球外发现了生命，但是它更进一步地显示了生命所需的基本化学物质在宇宙中是广泛存在的。”
自转
探测
卡西尼号在中等距离上多次拍摄土卫七。第一次近距离飞掠发生在2005年9月26日，距离500千米（310 英里）。2011年8月25日，卡西尼号在25000千米（16000英里）的距离上又进行了另一次抵近，第三次接近发生在2011年9月16日，最近时距离58000千米（36000英里）。卡西尼号的最后一次飞掠是在2015年5月31日，距离约34,000千米（21,000英里）。
首张绘图
2022年12月消息，俄罗斯莫斯科国立大地测量与制图大学研究人员认为，该校开发的创建天体摄影图像的技术将使详细研究太阳系的小天体成为可能。使用这种方法，该校绘制出了世界上第一张土星卫星“土卫七”的详细照片。相关研究发表在《大学消息：大地测量学和航空摄影》杂志上。
参考资料
[1]
世界首张“土卫七”地图绘成 · 今日头条[引用日期2022-12-07]
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你眼前的这颗天体叫做土卫七，土星的卫星之一，形状非常不规则
