在我們的宇宙附近，一些最奇異的星球不是行星，而是繞行星運(yùn)行的衛(wèi)星

　　新浪科技訊 北京時(shí)間7月7日消息，在我們的太陽系中，除了水星和金星之外，其他行星都有一顆或多顆天然衛(wèi)星。地球的衛(wèi)星，當(dāng)然就是我們熟知的月亮，是一個(gè)美麗而荒涼的無生命世界，由古老的火山和無數(shù)的撞擊坑塑造而成。盡管月亮是我們最熟悉的天然衛(wèi)星，但它卻不是最有趣的衛(wèi)星。外太陽系的每一顆巨大行星都擁有大量的衛(wèi)星，其中許多衛(wèi)星與主行星同時(shí)形成，并且和主行星一樣，也是由富含冰的物質(zhì)構(gòu)成。盡管這些衛(wèi)星遠(yuǎn)離太陽且缺少陽光和熱量，但它們?nèi)匀缓退鼈兊闹餍行且粯迂S富多彩。

　　在這里，我們將啟程去認(rèn)識(shí)一下這些最奇怪和最令人興奮的神奇世界。有些衛(wèi)星，比如木衛(wèi)四（也叫“卡里斯托”）和土衛(wèi)一（“彌瑪斯”），數(shù)十億年來一直凍得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)，但太空的撞擊在這些星球表面留下了非凡的疤痕。其他衛(wèi)星，比如土星的牧羊犬衛(wèi)星土衛(wèi)十八（“潘”）和土衛(wèi)十五（“亞特剌斯”）以及海王星的孤獨(dú)衛(wèi)星海衛(wèi)二（“內(nèi)勒德”），在它們的一生中都受到與周圍天體相互吸引的影響。最令人興奮的是，其中有一些奇異的星球受到主行星強(qiáng)大的潮汐力的加熱，引發(fā)劇烈活動(dòng)階段，比如這些劇烈活動(dòng)曾塑造了天王星的弗蘭肯斯坦衛(wèi)星天衛(wèi)五（“米蘭達(dá)”）。在某些情況下，這些強(qiáng)大的潮汐力至今仍在發(fā)揮作用，創(chuàng)造出迷人的天體，比如備受折磨的木衛(wèi)一（“艾奧”）和冰冷的土衛(wèi)二（“恩克拉多斯”）。土衛(wèi)二的平靜外表下甚至可能還隱藏著太陽系中最大的秘密：外星生命。

　　土衛(wèi)二

水柱從土衛(wèi)二南極的裂縫噴涌而出

　　自NASA的卡西尼號(hào)探測(cè)器在2004年抵達(dá)土星以來，這顆自帶美麗光環(huán)的行星的內(nèi)層小衛(wèi)星——土衛(wèi)二——已成為整個(gè)太陽系中被研究最多、討論也最多的星球之一。土衛(wèi)二最近一次出名是因?yàn)槿藗儼l(fā)現(xiàn)有巨大的水冰羽流從該衛(wèi)星的南半球的裂縫噴射到太空中，這個(gè)現(xiàn)象說明土衛(wèi)二薄薄的冰冷外殼之下隱藏著液態(tài)水。

　　在卡西尼號(hào)抵達(dá)之前，早期照片顯示這顆衛(wèi)星的表面異常光亮，表面的隕石坑仿佛是被冰雪覆蓋一般。于是，人們免不了懷疑土衛(wèi)二上面是不是有一些奇怪的活動(dòng)。盡管如此，卡西尼號(hào)在飛掠水冰羽流時(shí)拍攝下的羽流照片無疑是一個(gè)壯觀的證據(jù)，證明土衛(wèi)二確實(shí)是一個(gè)活躍的世界。

　　土衛(wèi)二的直徑為504公里，由巖石/冰塊組成。和土星系統(tǒng)的許多衛(wèi)星一樣，土衛(wèi)二也應(yīng)該在幾十億年前就是一顆冰凍的星球。但是，土星和更大的衛(wèi)星土衛(wèi)四（“狄俄涅”）之間的引力拉鋸產(chǎn)生的潮汐力，讓土衛(wèi)二的內(nèi)部得以保持溫暖和活躍，從而使土衛(wèi)二成為在太陽系內(nèi)尋找外星生命的主要目標(biāo)。

　　當(dāng)大部分水冰回落并覆蓋土衛(wèi)二的表面時(shí)，一部分水冰在弱引力作用下逃離并進(jìn)入土星軌道。在這里，水冰舒展開來，形成一個(gè)甜甜圈狀的E環(huán)，即土星環(huán)最外層也是最稀疏的一環(huán)。

　　木衛(wèi)四

NASA的伽利略號(hào)探測(cè)器拍攝的木衛(wèi)四

　　木衛(wèi)四是木星的四顆伽利略衛(wèi)星中距離木星最遙遠(yuǎn)的一顆衛(wèi)星，也是太陽系中第三大衛(wèi)星，僅比水星小一點(diǎn)。木衛(wèi)四的名氣來自它是太陽系中遭受最猛烈撞擊的天體；其漆黑的表面布滿了難以分辨的隕石坑，最深的隕石坑里幾乎有地底下的冰層裸露，并且表面散布著明亮的“噴射”碎片。

　　木衛(wèi)四在木星系統(tǒng)中的位置導(dǎo)致了其表面到處都是隕石坑。這顆巨大行星的引力帶來強(qiáng)大的影響，擾亂了掠過木星的彗星軌道，并經(jīng)常把掠過的彗星拉向它們的末日。1994年，休梅克-利維9號(hào)彗星與木星相撞，是最為著名的一次天體撞擊事件。

　　而木星的一些比較大的衛(wèi)星則最容易受到撞擊的牽連，只不過木衛(wèi)四的其他內(nèi)層鄰居（受到的潮汐力影響更大）都經(jīng)歷了將古老的隕石坑抹去的地質(zhì)過程。但是，木衛(wèi)四的表面，在超過45億年的時(shí)間里，基本上保持不變，于是便形成了跨越億萬年的隕石坑層疊交錯(cuò)的壯觀景象。

　　艾衛(wèi)

NASA的伽利略號(hào)探測(cè)器拍攝的艾衛(wèi)

　　艾女星（小行星243）是一顆小行星。它也有一顆衛(wèi)星，叫做艾衛(wèi)（“Dactyl”）。艾衛(wèi)沿其最長(zhǎng)軸處的直徑只有1.6公里。艾女星的引力比較弱，因此捕獲艾衛(wèi)到自己軌道上的可能性不大。更有可能的是，艾女星和艾衛(wèi)同時(shí)形成，但這種可能性也存在諸多疑問。

　　艾女星是鴉女星族的主要成員，這個(gè)小行星家族內(nèi)有超過300多顆小行星。鴉女星族小行星都有著相似的軌道，人們認(rèn)為它們是在大約10億到20億年前的一次小行星撞擊下形成的。艾衛(wèi)可能是這次撞擊產(chǎn)生的較小殘骸的碎片，最后落入艾女星的軌道。但這也存在一個(gè)問題——計(jì)算機(jī)模型顯示，另一顆小行星的撞擊足以將艾衛(wèi)摧毀。

　　所以，艾衛(wèi)究竟是如何存在十億多年的呢？

　　一個(gè)理論認(rèn)為，鴉女星族可能比看起來的更年輕，而艾女星上的嚴(yán)重撞擊坑也是來自于最初的分解引發(fā)的沖擊風(fēng)暴。另一個(gè)理論認(rèn)為，艾衛(wèi)曾遭受毀滅性的撞擊，但如NASA發(fā)現(xiàn)的那樣，它又將自己拉回了原有的軌道，這或許也解釋了艾衛(wèi)那極不尋常的球形形狀。

　　土衛(wèi)八

左圖為土衛(wèi)八的前半球，右圖為土衛(wèi)八的后半球。

　　土衛(wèi)八（“伊阿珀托斯”）有兩個(gè)理由可以讓其躋身于最奇異衛(wèi)星之列。第一個(gè)理由很明顯。1671年，人們發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)八時(shí)，注意到它的一面要比另一面昏暗許多。土衛(wèi)八的前半球，也就是繞土星運(yùn)行時(shí)始終面向土星的那一面，是深棕色的，而背面的半球則是淺灰色。一個(gè)解釋前后半球顏色差異的早期理論認(rèn)為，土衛(wèi)八的前半球被微小隕石撞擊外層小衛(wèi)星時(shí)產(chǎn)生的塵埃所覆蓋，所以這半面看上去更昏暗。

　　但是，卡西尼號(hào)拍攝的照片講述了一個(gè)更為復(fù)雜的故事。大多數(shù)暗色物質(zhì)似乎來自土衛(wèi)八的內(nèi)部，是土衛(wèi)八表面夾雜塵埃的冰體升華之后殘留下來的粗屑。起初，來自外層衛(wèi)星的塵埃在土衛(wèi)八的前半球慢慢積累，導(dǎo)致這半面的顏色加深，繼而開始吸收熱量，產(chǎn)生升華效應(yīng)。

　　土衛(wèi)八的另一個(gè)神秘之處是環(huán)繞該衛(wèi)星的赤道脊。土衛(wèi)八的赤道脊高約13公里，寬20公里。赤道脊讓土衛(wèi)八看起來十分獨(dú)特，有點(diǎn)像核桃的樣子。赤道脊的形成仍是一個(gè)謎。有些理論認(rèn)為，很久以前土衛(wèi)八的自轉(zhuǎn)速度要比現(xiàn)在快許多，并在赤道附近形成隆起，最后留下我們今天看到的赤道脊，而其他人則認(rèn)為土衛(wèi)八上曾經(jīng)環(huán)繞著一個(gè)環(huán)狀系統(tǒng)，后來環(huán)狀系統(tǒng)崩塌而形成了如今的赤道脊。

　　海衛(wèi)二

海衛(wèi)二于1949年由天文學(xué)家杰拉德·柯伊伯發(fā)現(xiàn)。

　　海衛(wèi)二是發(fā)現(xiàn)的第二顆繞海王星運(yùn)行的衛(wèi)星，海衛(wèi)二的上榜理由是其極端的軌道。海衛(wèi)二與海王星的距離在140萬到970萬公里之間。這種軌道往往是捕獲的衛(wèi)星的典型特征。巨大外行星的超強(qiáng)引力會(huì)將經(jīng)過的小行星和彗星卷入偏心率極高的軌道。但是，海衛(wèi)二的不尋常軌跡講述了一個(gè)更為有趣的故事。

　　1989年，旅行者2號(hào)飛掠海王星時(shí)獲得的證據(jù)表明，海衛(wèi)一（“特里同”）是海王星從附近的柯伊伯帶捕獲的天體。海衛(wèi)一會(huì)擾亂海王星原始衛(wèi)星的軌道，將其中的許多原始衛(wèi)星彈射出去。但不少天文學(xué)家相信，海衛(wèi)二可能是幸存者，在海王星的引力邊緣緊抓不放。

　　木衛(wèi)一

NASA的伽利略號(hào)拍攝的木衛(wèi)一

　　太陽系中最大的行星木星擁有四顆巨大的伽利略衛(wèi)星。木衛(wèi)一是其中之一。但是，盡管另外三顆相對(duì)外層的伽利略衛(wèi)星——至少表面上來看——都是平靜的冰凍星球，但木衛(wèi)一的表面是黃色、紅色和棕色的可怕混合，充斥著各種奇怪且一直在變化的礦物結(jié)構(gòu)。以各種形式涌到木衛(wèi)一表面的硫磺造就了這些形態(tài)各異的礦物結(jié)構(gòu)。另外，木衛(wèi)一也是太陽系中火山活動(dòng)最活躍的天體。上世紀(jì)七十年代初，先驅(qū)者號(hào)太空探測(cè)器飛掠木衛(wèi)一期間首次觀察到該衛(wèi)星的奇怪表面，但是一直到1979年旅行者1號(hào)抵達(dá)的前幾周，人們才開始推測(cè)木衛(wèi)一上有活躍的火山活動(dòng)。

　　受到外層衛(wèi)星和木星本身之間的引力拖曳作用，木衛(wèi)一的軌道很難穩(wěn)定成一個(gè)完美的圓圈。木衛(wèi)一與木星之間的距離的微小變化（小于0.5%的軌道變化）會(huì)產(chǎn)生巨大的潮汐力，從各個(gè)方向沖擊木衛(wèi)一的內(nèi)部。相互磨擦的巖石因?yàn)槟Σ辽郎?，使得木衛(wèi)一的核心被熔化，并在地表下形成巨大的巖漿庫。

　　雖然木衛(wèi)一的大部分巖石和地球上的巖石類似，都是硅酸鹽，但木衛(wèi)一的巖石熔點(diǎn)相對(duì)更高一些，因此這些熔化的巖石大多位于地表下數(shù)十公里深處的熱熔巖海洋中。相比之下，木衛(wèi)一的大部分表面活動(dòng)都跟富含硫的巖石有關(guān)，這些含硫巖石的熔點(diǎn)就比較低，可以在稍低溫度下仍保持熔融狀態(tài)。

　　長(zhǎng)期以來，在這兩種形式的火山活動(dòng)的共同作用下，木衛(wèi)一早已失去其原本擁有的任何冰物質(zhì)，如今只剩下一個(gè)干旱且無冰的世界，盡管木衛(wèi)一的平均地表溫度低至零下160攝氏度。

　　土衛(wèi)七

2005年9月26日卡西尼號(hào)飛掠期間拍攝的土衛(wèi)七偽色圖像

　　土衛(wèi)七（“許珀里翁”）大概是太陽系里樣子最古怪的衛(wèi)星。土衛(wèi)七的表面類似于海綿或珊瑚，并帶有深邃且黑暗的坑洞，坑洞的邊緣是明亮的巖石和冰塊構(gòu)成的鋒利山脊。但這還不是土衛(wèi)七奇怪的唯一之處。土衛(wèi)七也是發(fā)現(xiàn)的首個(gè)非球形衛(wèi)星，還有著明顯的偏心軌道。

　　通常一個(gè)天體的自轉(zhuǎn)和軌道相匹配，但土衛(wèi)七獨(dú)辟蹊徑。它的自轉(zhuǎn)毫無規(guī)則，自轉(zhuǎn)軸不可預(yù)測(cè)地?cái)[動(dòng)著。雖然土衛(wèi)七也和外太陽系的所有衛(wèi)星一樣，主要成分為水冰，但它的表面卻又異常黑暗。當(dāng)卡西尼號(hào)飛掠土衛(wèi)七時(shí)，卡西尼號(hào)測(cè)量出土衛(wèi)七的密度只有水密度的55%，也就是說，土衛(wèi)七幾乎是空心的。

　　一個(gè)解釋這些奇怪特征的流行理論是，土衛(wèi)七是更大衛(wèi)星的殘骸，這顆曾經(jīng)的衛(wèi)星在土衛(wèi)六（“泰坦”）和土衛(wèi)八之間運(yùn)行，后來與一顆大彗星相撞，幾近毀滅。在穩(wěn)定軌道上幸存下來的殘留物質(zhì)逐漸重聚，最終形成了我們今天看到的土衛(wèi)七。

　　土衛(wèi)六

土衛(wèi)六的近紅外彩色圖像顯示該衛(wèi)星的北極海域波光粼粼

　　土星的最大衛(wèi)星——土衛(wèi)六，在太陽系中著實(shí)獨(dú)一無二，只因土衛(wèi)六是唯一一顆擁有豐富大氣層的衛(wèi)星。當(dāng)旅行者號(hào)探測(cè)器發(fā)回的照片顯示土衛(wèi)六不過是一個(gè)朦朧的橙色星球時(shí)，NASA的科學(xué)家為此還好一陣失落。隨后，配備紅外線和雷達(dá)儀器的卡西尼號(hào)軌道探測(cè)器得以透過模糊的大氣層，向我們展示了一個(gè)擁有河流和湖泊的溫和景觀，和太陽系里其他的星球都不一樣，唯獨(dú)像極了我們的地球。盡管土衛(wèi)六比水星還要大，但是土衛(wèi)六能維持如此濃厚的大氣不是靠引力，而是靠該衛(wèi)星上的極低溫度。土衛(wèi)六距離太陽約14億公里，表面平均溫度為零下179攝氏度。

　　土衛(wèi)六上的大氣以惰性氣體氮?dú)鉃橹鳎ǖ獨(dú)庖彩堑厍蚩諝獾闹饕煞郑?，但缺失空氣中占比相?duì)較小的甲烷造就了其大氣的獨(dú)特顏色、不透明霧靄和云團(tuán)。神奇的是，土衛(wèi)六上的環(huán)境恰好適合甲烷在氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)之間轉(zhuǎn)換，創(chuàng)造出和塑造地球氣候的水循環(huán)非常相似的“甲烷循環(huán)”。在寒冷環(huán)境下，甲烷凍結(jié)成冰霜覆蓋在土衛(wèi)六的地表；在溫度適宜的環(huán)境下，甲烷凝結(jié)成液滴降雨落下，同時(shí)侵蝕和軟化地表景觀，最后積聚成湖泊；而在更加溫暖的地區(qū)，甲烷通過蒸發(fā)返回大氣層。

　　土衛(wèi)六上也有著與地球相似的季節(jié)變化，只不過土衛(wèi)六上的一年相當(dāng)于我們?cè)诘厍蛏系?9.5年。冬季極地的溫度似乎有利于降雨，因此在土衛(wèi)六的每一年中，湖泊從一極遷移到另一極?；谒羞@些活動(dòng)，土衛(wèi)六無疑是我們尋找外星生命的一個(gè)有趣目標(biāo)，盡管大多數(shù)生物學(xué)家認(rèn)為在如此惡劣和化學(xué)有限的條件下，有機(jī)生命很難生存。大多數(shù)人也更加同意，土衛(wèi)六的內(nèi)層鄰居——土衛(wèi)二，孕育生命的可能性更大。

　　天衛(wèi)五

NASA的旅行者2號(hào)拍攝的照片組成的天衛(wèi)五圖像

　　天衛(wèi)五有著太陽系內(nèi)最特別的世界。旅行者號(hào)拍攝的圖像展示了一個(gè)仿佛隨機(jī)東拼西湊起來的地貌。有些部分撞擊嚴(yán)重，有些部分幾乎沒有撞擊坑——說明這部分地區(qū)相對(duì)年輕，沒有遭受太多沖擊。一個(gè)明顯的特征是類似賽道的同心橢圓圖案，而在其他地方平行的V型形狀構(gòu)成一個(gè)雪佛蘭車標(biāo)狀的疤痕。

　　一個(gè)解釋天衛(wèi)五混亂地貌的早期理論認(rèn)為，這是一個(gè)弗蘭肯斯坦星球，天衛(wèi)五的前身被撞碎后，碎片在天王星的軌道上重新合并成新的衛(wèi)星。天文學(xué)家們也好奇，天衛(wèi)五的前身是否有可能被任何星際撞擊擊碎，以及這一災(zāi)難性事件有沒有可能和天王星自身的極端傾斜有關(guān)。然而，進(jìn)一步的研究表明，這個(gè)理論在解釋天衛(wèi)五的殘破如補(bǔ)丁般的地表特征時(shí)，說服力不足，且造成這種結(jié)果的撞擊也不太可能發(fā)生。相反，潮汐力更有可能是罪魁禍?zhǔn)住?/p>

　　如今，天衛(wèi)五繞著一個(gè)近乎圓形的軌道運(yùn)行，但是在過去，天衛(wèi)五的曾與更大的衛(wèi)星天衛(wèi)二（“烏姆柏里厄爾”）有軌道共振關(guān)系。軌道共振使兩顆衛(wèi)星時(shí)不時(shí)地對(duì)齊，將天衛(wèi)五的軌道拉成一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的橢圓，受到極端的潮汐力影響。在兩顆衛(wèi)星再次移動(dòng)以及天衛(wèi)五活動(dòng)平息之前，在內(nèi)部的拉扯和加熱作用下，天衛(wèi)五的表面變得四分五裂后再次重新組合。

　　土衛(wèi)一

在土衛(wèi)一的右側(cè)，可以看到凸起來的赫歇爾撞擊坑

　　上世紀(jì)八十年代，NASA的旅行者號(hào)太空探測(cè)器發(fā)回土衛(wèi)一的第一張?jiān)敿?xì)照片時(shí)，科學(xué)家和公眾都對(duì)這顆衛(wèi)星與《星球大戰(zhàn)》中的死星的相似之處感到十分驚訝。威廉·赫歇爾在1789年發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)一。為紀(jì)念這位發(fā)現(xiàn)者，人們將占據(jù)幾乎整個(gè)半球的巨大隕石坑命名為赫歇爾撞擊坑。赫歇爾撞擊坑的大小和形狀和喬治·盧卡斯在《星球大戰(zhàn)》中設(shè)想的摧毀行星的激光炮幾乎一模一樣。但是，土衛(wèi)一帶給我們的可不止流行文化的相似性。

　　土衛(wèi)一是土星的實(shí)質(zhì)性衛(wèi)星中最內(nèi)側(cè)的一個(gè)，軌道比土衛(wèi)二更近，但比土衛(wèi)十八和土衛(wèi)十五更遠(yuǎn)一些。土衛(wèi)一的直徑僅396公里，是太陽系中已知最小的達(dá)到流體靜力平衡的天體。太陽系中一些更大的天體也還沒有達(dá)到流體靜力平衡，并且大多數(shù)天文學(xué)家相信，土衛(wèi)一能夠做到這一點(diǎn)是因?yàn)樗拿芏缺容^低——只比水的密度高出15%。

　　土衛(wèi)十八和土衛(wèi)十五

突出的赤道脊賦予土衛(wèi)十八和土衛(wèi)十五獨(dú)特的“飛碟”形狀

　　土星的兩顆內(nèi)衛(wèi)星——土衛(wèi)十八和土衛(wèi)十五，是太陽系中最小的衛(wèi)星。但是，盡管它們尺寸不大，但從我們地球上卻可以清楚地看到它們所帶來的影響：在土星環(huán)系統(tǒng)中制造出明顯的“間隙”。

　　這兩顆小小星球或許也是牧羊犬衛(wèi)星的最著名例子。牧羊犬衛(wèi)星指的是在巨型行星環(huán)狀系統(tǒng)內(nèi)或周圍運(yùn)行的小型衛(wèi)星。顧名思義，當(dāng)遇到遙遠(yuǎn)的外層衛(wèi)星的影響時(shí)，牧羊犬衛(wèi)星可以把微粒吸入行星環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，同時(shí)“清理”其他微粒。土星明亮的A環(huán)內(nèi)有一個(gè)顯著的縫隙，叫做恩克環(huán)縫，造成這個(gè)縫隙的始作俑者就是土衛(wèi)十八。而土衛(wèi)十五在A環(huán)的外側(cè)運(yùn)行。

　　這兩顆衛(wèi)星的最有趣之處在于它們光滑的外形，像極了核桃或者飛碟。NASA的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的邦尼·布拉蒂認(rèn)為，這兩顆衛(wèi)星在忙于清理土星環(huán)的同時(shí)，自己卻被這些微粒覆蓋。由于大多數(shù)微粒都在一個(gè)1公里厚的平面上運(yùn)行，它們趨向于堆積在兩顆衛(wèi)星的赤道周圍，逐漸積累形成獨(dú)特的赤道脊。

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