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土衛七
環(huán)繞土星運行的衛星
基本信息
| 中文名 | 土衛七 |
| 別名 | 亥伯龍、海伯利安 |
| 半長(cháng)軸度 | 1481009 km |
| 發(fā)現者 | 美國天文學(xué)家邦德（G. Bond）英國的拉塞爾（W. Lassell） |
| 分類(lèi) |
展開(kāi)
發(fā)現與命名
約翰·赫歇爾（John Herschel）在他的1847年出版的《好望角天文觀(guān)測結果》中建議了土星前七顆衛星的名字。土衛七在不久之后的1848年9月16日被發(fā)現威廉·邦德發(fā)現，兩天后威廉·拉塞爾也獨立發(fā)現了土衛七，并支持按約翰·赫歇爾書(shū)中建議的方案Hyperion來(lái)命名。威廉·拉塞爾還在威廉·邦德之前公布這個(gè)發(fā)現。
物理特性
形狀
土衛七最長(cháng)的直徑僅有360千米，但卻是太陽(yáng)系中已知高度不規則形狀（非橢球形，即不處于流體靜力平衡）的最大物體之一，僅次于海衛八。土衛七的質(zhì)量約為土衛一的15%，土衛一是已知質(zhì)量最小的橢球體。土衛七上最大的撞擊坑直徑約為121.57千米（75.54英里），深度為10.2千米（6.3英里）。對這種不規則形狀的一種可能解釋是，土衛七原本是一個(gè)更大星體的碎片，在遠古時(shí)代受到巨大撞擊而破碎。原始土衛七的直徑可能在350–1000千米（220–620英里）之間。據推測在大約1000年的時(shí)間里，原始土衛七破碎產(chǎn)生的碎片會(huì )以低速撞擊土衛六，使土衛六大氣中充滿(mǎn)了各種揮發(fā)物質(zhì)。卡西尼號在2005年9月26日飛掠土衛七時(shí)，探測器出乎預料地發(fā)現土衛七釋放出強烈的帶電粒子流，電壓高達200伏。土衛七的表面很可能帶靜電，因為它沐浴在來(lái)自于太陽(yáng)和土星的帶電粒子中。
組成
像大多數土星的衛星，土衛七的低密度表明它主要由水冰組成，只有少量巖石。土衛七的物理成分可能類(lèi)似于一堆松散堆積的瓦礫。但是，與大多數土星衛星不同的是土衛七較低的反照率（0.2–0.3），說(shuō)明它至少被一薄薄的深色物質(zhì)所覆蓋。這可能是來(lái)自土衛九（那要黑得多）從土衛八那里獲得的物質(zhì)。土衛七比土衛九更紅，并且與土衛八身上深色物質(zhì)的顏色非常接近。土衛七的孔隙率約0.46。
表面特征
旅行者2號飛掠土星系統時(shí)，僅在遠處拍攝了土衛七，只能辨別出獨立撞擊坑和一個(gè)巨大的山脊，但無(wú)法辨別土衛七表面細節?？ㄎ髂崽柵臄z的早期圖片顯示了土衛七有一種不尋常的外觀(guān)，但是直到卡西尼號于2005年9月25日首次近距離飛掠土衛七時(shí)，才充分揭示了土衛七的奇異之處。土衛七的表面覆蓋有深而銳利的撞擊坑邊緣使它看起來(lái)就像一塊巨大的海綿，或者一個(gè)巨大的榴蓮。包含長(cháng)鏈碳和淡紅色物質(zhì)填滿(mǎn)每個(gè)撞擊坑的底部，并且看起來(lái)與其他土星衛星（尤其是土衛八）發(fā)現的物質(zhì)非常相似?？茖W(xué)家認為土衛七不同尋常的類(lèi)似海綿的外觀(guān)歸因于如此大的物體密度卻異常的低。土衛七的低密度使其具有相當大的多孔性，表面重力較弱。這些特征意味著(zhù)撞擊物體傾向于壓實(shí)表面而不是挖掘表面，并且從表面吹走的大多數物質(zhì)永遠不會(huì )返回?？ㄎ髂崽栐?005年和2006年飛掠土衛七期間獲得的最新數據分析表明，其中約有40％的體積是空的。在2007年7月，有人認為這種孔隙率將使撞擊坑幾乎永遠保持不變。新分析還證實(shí)，土衛七主要由水冰組成，巖石很少。
地形結構
地質(zhì)形態(tài)
土衛七
形成
天文學(xué)家們到目前仍不清楚，土衛七是否是其他某一天體遺留下的殘骸。在學(xué)者們看來(lái)，土衛七就像是太陽(yáng)系中最大的一塊“宇宙碎片”，不過(guò)，由于其附近缺乏其他零碎的“細節”，現在還無(wú)法弄清楚其到底是如何形成的。這顆長(cháng)度為360千米、厚度約225千米的衛星上布滿(mǎn)了大小不等的隕石坑，照射到其表面的陽(yáng)光中只有四分之一會(huì )被反射回宇宙空間，因此其亮度較低，很難從地球上對其進(jìn)行精確觀(guān)測。
外形
從土衛七的外形上看，它只有在兩個(gè)方向上可以保持穩定的旋轉狀態(tài)（物理學(xué)家們將這種形狀的物體稱(chēng)為不對稱(chēng)回轉體）。然而，由于受到太陽(yáng)系各大行星和土星其他衛星的影響，土衛七的旋轉極不規則，因此很難預測其上何時(shí)會(huì )是“白天”，何時(shí)是“夜晚”。
土衛七
氣體成分
發(fā)現
卡西尼飛船在2005年9月從土衛七近旁飛過(guò)時(shí)，用多種儀器探測它的秘密，拍攝到其表面的隕擊坑等特征，發(fā)現了水冰和干冰及有碳氫化合物光譜特征的暗物質(zhì)，繪制表面物質(zhì)分布圖。
行星科學(xué)家柯雷薩恩克（Dale Cruikshank）說(shuō)，特別有趣的是土衛七上存在碳氫化合物。在彗星、隕石和銀河系的塵埃中都發(fā)現有碳原子和氫原子的化合物。這些分子摻合到冰中和暴露于紫外光下，就形成有生物意義的新分子。但這不就意味找到了生命，而是進(jìn)一步指明，宇宙中廣泛地存在著(zhù)生命所需的基本化合物。
卡西尼飛船上的紫外、可見(jiàn)光和紅外攝像光譜儀拍攝了土衛七表面細節，可以繪制礦物和化學(xué)特征分布圖，證實(shí)了以前從地球上觀(guān)測土衛七存在凍結水的發(fā)現。而且又發(fā)現干冰跟普通水冰以非預料方式的混合。在土衛七表面最亮區域的像顯示跟地球上類(lèi)似結晶的凍結水?？吕姿_恩克解釋說(shuō)，土衛七表面的冰是凍結水與有機物塵埃的混合物，而干冰也很顯著(zhù)。
飛船探測土星的其它衛星以及木星的衛星——木衛三和木衛四都說(shuō)明，二氧化碳分子是“復雜的”，或以多種方式附著(zhù)于其它表面物質(zhì)?？吕姿_恩克說(shuō)，我們以為普通二氧化碳要很長(cháng)時(shí)間才從土星的衛星表面蒸發(fā)，但當它們附著(zhù)于其它分子時(shí)就更穩定得多。
卡西尼飛船科學(xué)家韓德里克斯（Amanda Hendrix）說(shuō)，飛越土衛七更顯示卡西尼飛船的多波段儀器的能力，這是第一次對土衛七進(jìn)行紫外探測，告訴我們這顆迷惑衛星的化學(xué)差異。
研究
科學(xué)家還介紹說(shuō)，土衛七上有冰凍水與此前地面觀(guān)測的結果是一致的。新觀(guān)測進(jìn)一步發(fā)現，土衛七冰凍水雖然像地球上的冰凍水一樣呈晶體形態(tài)，但大多與有機粉塵混合形成“臟冰”，而且干冰與“臟冰”以一種奇特的方式混雜在一起。
土衛七上干冰的成分也不純，其二氧化碳分子以某種化學(xué)組合方式與其他分子結合在一起。此前對土星其他衛星以及木星衛星的探測也發(fā)現，這些衛星上的二氧化碳分子的確不純，很多都與衛星表面的其他物質(zhì)以不同方式相結合?？唆斔節h克認為，與其他分子相依附可能使二氧化碳分子更加穩定，否則在土衛七長(cháng)時(shí)期的演進(jìn)過(guò)程中，二氧化碳分子可能早就蒸發(fā)殆盡了?？茖W(xué)家認為，對土衛七表面成分的新分析結果將有助于理解這顆土星衛星的起源以及在長(cháng)達45億年中的演進(jìn)歷程。
生命物質(zhì)
探索
美國航空航天局科學(xué)家們利用“卡西尼”號探測器對土衛七進(jìn)行了一次探測，并拍攝了相關(guān)的照片，探測結果顯示，土衛七表面充滿(mǎn)了孔洞，看上去就像一塊“海綿”，這些孔洞中可能還含有碳氫化合物，這一發(fā)現預示著(zhù)銀河系中廣泛存在生命所需的化學(xué)物質(zhì)。
來(lái)自科內爾大學(xué)無(wú)線(xiàn)電物理及太空研究中心的科學(xué)家彼得·托馬斯和他的同事們在一期《自然》雜志上發(fā)表文章稱(chēng)，土衛七表面約40%的區域都呈孔狀。早在2005年到2006年間，“卡西尼”號就曾經(jīng)數次親密接觸土衛七，并對其進(jìn)行探測。
托馬斯表示，“卡西尼”號拍攝這張照片的位置距離土衛七非常近，照片上所顯示的多孔結構也是我們首次發(fā)現，這對于研究土星家族的秘密具有非常重要的意義。
土衛七
研究發(fā)現
土衛七是太陽(yáng)系中最大的一顆高度不規則（非球形）天體，其公轉軌道距土星1481100公里，圍繞土星旋轉一圈的周期為21.3天。土衛七體積不大，最長(cháng)部分僅有360公里長(cháng)，但它是形狀不規則的土星衛星中最大的一顆，也是太陽(yáng)系中最大的形狀不規則天體之一。由于土衛七形狀不規則、自轉混亂、表面多孔，科學(xué)家此前曾提出，土衛七可能是從某個(gè)較大天體上剝落下來(lái)的。不像土星的其他衛星的是，土衛七的反照率較?。?2 - .3），表明它至少覆蓋著(zhù)一層薄薄的暗色物質(zhì)。
康奈爾大學(xué)科學(xué)家的新分析結果表明，土衛七可能由微小物質(zhì)顆粒累積而成。由于質(zhì)量太小、引力不足以對自身進(jìn)行壓縮，土衛七保留了不規則的形狀。大天體通常會(huì )在自身引力作用下變得緊密，使形狀接近球形。
多孔結構比較松軟，因此隕石在土衛七上留下的痕跡比砸在普通固態(tài)天體上形成的隕石坑要深一些?？茖W(xué)家估計，土衛七的密度為每立方米544公斤，比水輕將近一半，這意味著(zhù)它內部的絕大部分都是多孔的。
科學(xué)家們在研究中還發(fā)現，土衛七的主要成分是冰，而且其中混有有機物雜質(zhì)。這意味著(zhù)土衛七是一塊“骯臟的冰海綿”?？茖W(xué)家認為，包括土星一些近距離小衛星在內的其他一些低密度天體也可能有著(zhù)多孔結構，不過(guò)這還需要進(jìn)一步觀(guān)測驗證。
卡西尼號探測器在2005年9月26日飛掠土衛七。當靠近土衛七時(shí)，卡西尼號探測器出乎預料地發(fā)現土衛七釋放出強烈的帶電粒子流，電壓高達200伏。土衛七的表面很可能帶靜電，因為它沐浴在來(lái)自于太陽(yáng)和土星的帶電粒子中。
生命可能
來(lái)自美國航空航天局艾姆斯氏實(shí)驗中心和天文學(xué)家德?tīng)枴た唆斂松晨耍ㄒ?，Dale Cruikshank）稱(chēng)，“從照片上看，土衛七表面的這些孔的底部一片黑暗，無(wú)法判斷其內部的結構，這一點(diǎn)與土衛八和土衛九的部分地區結構非常相似。最讓人感興趣的是在土衛七上發(fā)現了碳氫化合物?！ㄎ髂帷柼綔y器傳回的數據顯示，土衛七表面含有冰水和干冰（固體二氧化碳），這些干冰以很特別的方式與普通冰混合在一起，這些地區的凍水以晶體的形式存在，與地球上的很相似。當這些冰凍分子暴露于紫外線(xiàn)下時(shí)，會(huì )形成具生物學(xué)意義的新分子。雖然這并不表示我們已經(jīng)在地球外發(fā)現了生命，但是它更進(jìn)一步地顯示了生命所需的基本化學(xué)物質(zhì)在宇宙中是廣泛存在的?！?/span>
自轉
旅行者2號拍攝的圖像以及之后的地面光度測定顯示土衛七的自轉是混沌的。也就是說(shuō)，土衛七的自轉軸擺動(dòng)幅度太大，以至于自轉軸的指向不可預測。土衛七的李雅普諾夫時(shí)間大約為30天，土衛七與冥衛一、冥衛二，是太陽(yáng)系中僅有的幾顆已知自轉混沌的衛星，盡管這種情況在雙小行星中很常見(jiàn)。土衛七也是在太陽(yáng)系中僅有的未被潮汐鎖定的天然衛星。土衛七是非常不規則的形狀，軌道相當偏心且靠近比其大很多的土衛六。這些因素共同限制了可能穩定旋轉的條件。土衛六和土衛七之間3：4軌道共振也可能使自轉混沌旋轉的可能性更大。與土星的許多其他衛星相比，土衛七表面具有相對均勻的后隨半球和前導半球，這可以用自轉未被鎖定來(lái)解釋。
探測
卡西尼號在中等距離上多次拍攝土衛七。第一次近距離飛掠發(fā)生在2005年9月26日，距離500千米（310 英里）。2011年8月25日，卡西尼號在25000千米（16000英里）的距離上又進(jìn)行了另一次抵近，第三次接近發(fā)生在2011年9月16日，最近時(shí)距離58000千米（36000英里）?？ㄎ髂崽柕淖詈笠淮物w掠是在2015年5月31日，距離約34,000千米（21,000英里）。
首張繪圖
2022年12月消息，俄羅斯莫斯科國立大地測量與制圖大學(xué)研究人員認為，該校開(kāi)發(fā)的創(chuàng )建天體攝影圖像的技術(shù)將使詳細研究太陽(yáng)系的小天體成為可能。使用這種方法，該校繪制出了世界上第一張土星衛星“土衛七”的詳細照片。相關(guān)研究發(fā)表在《大學(xué)消息：大地測量學(xué)和航空攝影》雜志上。
參考資料
[1]
世界首張“土衛七”地圖繪成 · 今日頭條[引用日期2022-12-07]
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你眼前的這顆天體叫做土衛七，土星的衛星之一，形狀非常不規則
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