土衛(wèi)七（環(huán)繞土星運(yùn)行的衛(wèi)星）
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土衛(wèi)七
環(huán)繞土星運(yùn)行的衛(wèi)星
基本信息
| 中文名 | 土衛(wèi)七 |
| 別名 | 亥伯龍、海伯利安 |
| 半長(zhǎng)軸度 | 1481009 km |
| 發(fā)現(xiàn)者 | 美國(guó)天文學(xué)家邦德（G. Bond）英國(guó)的拉塞爾（W. Lassell） |
| 分類 |
展開(kāi)
發(fā)現(xiàn)與命名
約翰·赫歇爾（John Herschel）在他的1847年出版的《好望角天文觀測(cè)結(jié)果》中建議了土星前七顆衛(wèi)星的名字。土衛(wèi)七在不久之后的1848年9月16日被發(fā)現(xiàn)威廉·邦德發(fā)現(xiàn)，兩天后威廉·拉塞爾也獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)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(xiàn)。
物理特性
形狀
土衛(wèi)七最長(zhǎng)的直徑僅有360千米，但卻是太陽(yáng)系中已知高度不規(guī)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(wèi)八。土衛(wèi)七的質(zhì)量約為土衛(wèi)一的15%，土衛(wèi)一是已知質(zhì)量最小的橢球體。土衛(wèi)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(duì)這種不規(guī)則形狀的一種可能解釋是，土衛(wèi)七原本是一個(gè)更大星體的碎片，在遠(yuǎn)古時(shí)代受到巨大撞擊而破碎。原始土衛(wèi)七的直徑可能在350–1000千米（220–620英里）之間。據(jù)推測(cè)在大約1000年的時(shí)間里，原始土衛(wèi)七破碎產(chǎn)生的碎片會(huì)以低速撞擊土衛(wèi)六，使土衛(wèi)六大氣中充滿了各種揮發(fā)物質(zhì)。卡西尼號(hào)在2005年9月26日飛掠土衛(wèi)七時(shí)，探測(cè)器出乎預(yù)料地發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)七釋放出強(qiáng)烈的帶電粒子流，電壓高達(dá)200伏。土衛(wèi)七的表面很可能帶靜電，因?yàn)樗逶≡趤?lái)自于太陽(yáng)和土星的帶電粒子中。
組成
像大多數(shù)土星的衛(wèi)星，土衛(wèi)七的低密度表明它主要由水冰組成，只有少量巖石。土衛(wèi)七的物理成分可能類似于一堆松散堆積的瓦礫。但是，與大多數(shù)土星衛(wèi)星不同的是土衛(wèi)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(wèi)九（那要黑得多）從土衛(wèi)八那里獲得的物質(zhì)。土衛(wèi)七比土衛(wèi)九更紅，并且與土衛(wèi)八身上深色物質(zhì)的顏色非常接近。土衛(wèi)七的孔隙率約0.46。
表面特征
旅行者2號(hào)飛掠土星系統(tǒng)時(shí)，僅在遠(yuǎn)處拍攝了土衛(wèi)七，只能辨別出獨(dú)立撞擊坑和一個(gè)巨大的山脊，但無(wú)法辨別土衛(wèi)七表面細(xì)節(jié)?？ㄎ髂崽?hào)拍攝的早期圖片顯示了土衛(wèi)七有一種不尋常的外觀，但是直到卡西尼號(hào)于2005年9月25日首次近距離飛掠土衛(wèi)七時(shí)，才充分揭示了土衛(wèi)七的奇異之處。土衛(wèi)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(zhǎng)鏈碳和淡紅色物質(zhì)填滿每個(gè)撞擊坑的底部，并且看起來(lái)與其他土星衛(wèi)星（尤其是土衛(wèi)八）發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)非常相似?？茖W(xué)家認(rèn)為土衛(wèi)七不同尋常的類似海綿的外觀歸因于如此大的物體密度卻異常的低。土衛(wèi)七的低密度使其具有相當(dāng)大的多孔性，表面重力較弱。這些特征意味著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(shù)物質(zhì)永遠(yuǎn)不會(huì)返回。卡西尼號(hào)在2005年和2006年飛掠土衛(wèi)七期間獲得的最新數(shù)據(jù)分析表明，其中約有40％的體積是空的。在2007年7月，有人認(rèn)為這種孔隙率將使撞擊坑幾乎永遠(yuǎn)保持不變。新分析還證實(shí)，土衛(wèi)七主要由水冰組成，巖石很少。
地形結(jié)構(gòu)
地質(zhì)形態(tài)
土衛(wèi)七
形成
天文學(xué)家們到目前仍不清楚，土衛(wèi)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(wèi)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(xì)節(jié)”，現(xiàn)在還無(wú)法弄清楚其到底是如何形成的。這顆長(zhǎng)度為360千米、厚度約225千米的衛(wèi)星上布滿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(duì)其進(jìn)行精確觀測(cè)。
外形
從土衛(wèi)七的外形上看，它只有在兩個(gè)方向上可以保持穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)（物理學(xué)家們將這種形狀的物體稱為不對(duì)稱回轉(zhuǎn)體）。然而，由于受到太陽(yáng)系各大行星和土星其他衛(wèi)星的影響，土衛(wèi)七的旋轉(zhuǎn)極不規(guī)則，因此很難預(yù)測(cè)其上何時(shí)會(huì)是“白天”，何時(shí)是“夜晚”。
土衛(wèi)七
氣體成分
發(fā)現(xiàn)
卡西尼號(hào)飛船從土衛(wèi)七近旁飛過(guò)，首次揭示土衛(wèi)七的表面細(xì)節(jié)，顯示出在杯狀的隕擊坑內(nèi)填充有碳?xì)浠衔?/a>。這可以表明，在我們的太陽(yáng)系更廣泛地存在著生命所需的基本化合物。
在卡西尼飛船拍攝的土衛(wèi)七圖像上，疊加兩部分區(qū)域的物質(zhì)成分圖。藍(lán)色表示最暴露的水冰。紅色表示“干冰”（即，二氧化碳冰）。品紅色表示水加二氧化碳混合。黃色為二氧化碳與未證認(rèn)物質(zhì)混合。
卡西尼飛船在2005年9月從土衛(wèi)七近旁飛過(guò)時(shí)，用多種儀器探測(cè)它的秘密，拍攝到其表面的隕擊坑等特征，發(fā)現(xiàn)了水冰和干冰及有碳?xì)浠衔锕庾V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(wèi)七上存在碳?xì)浠衔?。在彗星?/span>隕石和銀河系的塵埃中都發(fā)現(xiàn)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(wèi)七表面細(xì)節(jié)，可以繪制礦物和化學(xué)特征分布圖，證實(shí)了以前從地球上觀測(cè)土衛(wèi)七存在凍結(jié)水的發(fā)現(xiàn)。而且又發(fā)現(xiàn)干冰跟普通水冰以非預(yù)料方式的混合。在土衛(wèi)七表面最亮區(qū)域的像顯示跟地球上類似結(jié)晶的凍結(jié)水?？吕姿_恩克解釋說(shuō)，土衛(wèi)七表面的冰是凍結(jié)水與有機(jī)物塵埃的混合物，而干冰也很顯著。
飛船探測(cè)土星的其它衛(wèi)星以及木星的衛(wèi)星——木衛(wèi)三和木衛(wèi)四都說(shuō)明，二氧化碳分子是“復(fù)雜的”，或以多種方式附著于其它表面物質(zhì)?？吕姿_恩克說(shuō)，我們以為普通二氧化碳要很長(zhǎng)時(shí)間才從土星的衛(wèi)星表面蒸發(fā)，但當(dāng)它們附著于其它分子時(shí)就更穩(wěn)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(wèi)七更顯示卡西尼飛船的多波段儀器的能力，這是第一次對(duì)土衛(wèi)七進(jìn)行紫外探測(cè)，告訴我們這顆迷惑衛(wèi)星的化學(xué)差異。
研究
科學(xué)家還介紹說(shuō)，土衛(wèi)七上有冰凍水與此前地面觀測(cè)的結(jié)果是一致的。新觀測(cè)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，土衛(wèi)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(jī)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(wèi)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(jié)合在一起。此前對(duì)土星其他衛(wèi)星以及木星衛(wèi)星的探測(cè)也發(fā)現(xiàn)，這些衛(wèi)星上的二氧化碳分子的確不純，很多都與衛(wèi)星表面的其他物質(zhì)以不同方式相結(jié)合?？唆斔?jié)h克認(rèn)為，與其他分子相依附可能使二氧化碳分子更加穩(wěn)定，否則在土衛(wèi)七長(zhǎng)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(rèn)為，對(duì)土衛(wèi)七表面成分的新分析結(jié)果將有助于理解這顆土星衛(wèi)星的起源以及在長(zhǎng)達(dá)45億年中的演進(jìn)歷程。
生命物質(zhì)
探索
美國(guó)航空航天局科學(xué)家們利用“卡西尼”號(hào)探測(cè)器對(duì)土衛(wèi)七進(jìn)行了一次探測(cè)，并拍攝了相關(guān)的照片，探測(cè)結(jié)果顯示，土衛(wèi)七表面充滿了孔洞，看上去就像一塊“海綿”，這些孔洞中可能還含有碳?xì)浠衔?，這一發(fā)現(xiàn)預(yù)示著銀河系中廣泛存在生命所需的化學(xué)物質(zhì)。
來(lái)自科內(nèi)爾大學(xué)無(wú)線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?cè)谝黄凇蹲匀弧冯s志上發(fā)表文章稱，土衛(wèi)七表面約40%的區(qū)域都呈孔狀。早在2005年到2006年間，“卡西尼”號(hào)就曾經(jīng)數(shù)次親密接觸土衛(wèi)七，并對(duì)其進(jìn)行探測(cè)。
托馬斯表示，“卡西尼”號(hào)拍攝這張照片的位置距離土衛(wèi)七非常近，照片上所顯示的多孔結(jié)構(gòu)也是我們首次發(fā)現(xiàn)，這對(duì)于研究土星家族的秘密具有非常重要的意義。
土衛(wèi)七
研究發(fā)現(xiàn)
土衛(wèi)七是太陽(yáng)系中最大的一顆高度不規(guī)則（非球形）天體，其公轉(zhuǎn)軌道距土星1481100公里，圍繞土星旋轉(zhuǎn)一圈的周期為21.3天。土衛(wèi)七體積不大，最長(zhǎng)部分僅有360公里長(zhǎng)，但它是形狀不規(guī)則的土星衛(wèi)星中最大的一顆，也是太陽(yáng)系中最大的形狀不規(guī)則天體之一。由于土衛(wèi)七形狀不規(guī)則、自轉(zhuǎn)混亂、表面多孔，科學(xué)家此前曾提出，土衛(wèi)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(wèi)星的是，土衛(wèi)七的反照率較?。?2 - .3），表明它至少覆蓋著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(jié)果表明，土衛(wèi)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(duì)自身進(jìn)行壓縮，土衛(wèi)七保留了不規(guī)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(jié)構(gòu)比較松軟，因此隕石在土衛(wèi)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(jì)，土衛(wèi)七的密度為每立方米544公斤，比水輕將近一半，這意味著它內(nèi)部的絕大部分都是多孔的。
科學(xué)家們?cè)谘芯恐羞€發(fā)現(xiàn)，土衛(wèi)七的主要成分是冰，而且其中混有有機(jī)物雜質(zhì)。這意味著土衛(wèi)七是一塊“骯臟的冰海綿”。科學(xué)家認(rèn)為，包括土星一些近距離小衛(wèi)星在內(nèi)的其他一些低密度天體也可能有著多孔結(jié)構(gòu)，不過(guò)這還需要進(jìn)一步觀測(cè)驗(yàn)證。
卡西尼號(hào)探測(cè)器在2005年9月26日飛掠土衛(wèi)七。當(dāng)靠近土衛(wèi)七時(shí)，卡西尼號(hào)探測(cè)器出乎預(yù)料地發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)七釋放出強(qiáng)烈的帶電粒子流，電壓高達(dá)200伏。土衛(wèi)七的表面很可能帶靜電，因?yàn)樗逶≡趤?lái)自于太陽(yáng)和土星的帶電粒子中。
生命可能
來(lái)自美國(guó)航空航天局艾姆斯氏實(shí)驗(yàn)中心和天文學(xué)家德?tīng)枴た唆斂松晨耍ㄒ?，Dale Cruikshank）稱，“從照片上看，土衛(wèi)七表面的這些孔的底部一片黑暗，無(wú)法判斷其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，這一點(diǎn)與土衛(wèi)八和土衛(wèi)九的部分地區(qū)結(jié)構(gòu)非常相似。最讓人感興趣的是在土衛(wèi)七上發(fā)現(xiàn)了碳?xì)浠衔?。‘卡西尼’?hào)探測(cè)器傳回的數(shù)據(jù)顯示，土衛(wèi)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(qū)的凍水以晶體的形式存在，與地球上的很相似。當(dāng)這些冰凍分子暴露于紫外線下時(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(xiàn)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(zhuǎn)
旅行者2號(hào)拍攝的圖像以及之后的地面光度測(cè)定顯示土衛(wèi)七的自轉(zhuǎn)是混沌的。也就是說(shuō)，土衛(wèi)七的自轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)幅度太大，以至于自轉(zhuǎn)軸的指向不可預(yù)測(cè)。土衛(wèi)七的李雅普諾夫時(shí)間大約為30天，土衛(wèi)七與冥衛(wèi)一、冥衛(wèi)二，是太陽(yáng)系中僅有的幾顆已知自轉(zhuǎn)混沌的衛(wèi)星，盡管這種情況在雙小行星中很常見(jiàn)。土衛(wèi)七也是在太陽(yáng)系中僅有的未被潮汐鎖定的天然衛(wèi)星。土衛(wèi)七是非常不規(guī)則的形狀，軌道相當(dāng)偏心且靠近比其大很多的土衛(wèi)六。這些因素共同限制了可能穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的條件。土衛(wèi)六和土衛(wèi)七之間3：4軌道共振也可能使自轉(zhuǎn)混沌旋轉(zhuǎn)的可能性更大。與土星的許多其他衛(wèi)星相比，土衛(wèi)七表面具有相對(duì)均勻的后隨半球和前導(dǎo)半球，這可以用自轉(zhuǎn)未被鎖定來(lái)解釋。
探測(cè)
卡西尼號(hào)在中等距離上多次拍攝土衛(wèi)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(hào)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）。卡西尼號(hào)的最后一次飛掠是在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(guó)立大地測(cè)量與制圖大學(xué)研究人員認(rèn)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(xì)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(wèi)星“土衛(wèi)七”的詳細(xì)照片。相關(guān)研究發(fā)表在《大學(xué)消息：大地測(cè)量學(xué)和航空攝影》雜志上。
參考資料
[1]
世界首張“土衛(wèi)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(wèi)七，土星的衛(wèi)星之一，形狀非常不規(guī)則
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