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土衛七是太陽系中最大的一顆高度不規則(非球形)天體。比海衛八稍大一些,但差不多是個球體。看起來土衛七像是一顆大星體的碎片,大星體因在遠古時期的碰撞而碎裂。
目錄
英文本義
Hyperion 亥伯龍是希臘神話中的一位泰坦神的名字,該亞與烏拉諾斯兒子,Helios赫利俄斯(太陽神)的父親。也是月亮神和繆斯女神之父,最早的太陽神,中文又譯作「許珀里翁」、「亥帕瑞恩」、「海伯利安」、「亥伯龍」、「休伯利安」等。
天文簡介
土衛七(Hyperion)是環繞土星運行的一顆衛星。
1848年美國天文學家邦德(G. Bond)和英國的拉塞爾(W. Lassell)各自獨立發現土衛七,距土星1482000公里,像大星體的碎片,表面有如海綿,是目前所發現太陽系中最大的一顆非球形天體,也是太陽系中已知星體中唯一一個自轉會混沌的星體,每21.3天繞土星旋轉一周。
氣體成分
發現
美國宇航局行星科學家達勒·克魯斯漢克解釋說,在太陽系中,彗星、隕星和星際塵埃中都存在碳氫化合物。這些碳氫化合物分子如果被冰包裹,並暴露於紫外線下,就可能會形成具有生物學意義即與生命相關的新分子。
克魯斯漢克稱,新結果並不是說已經在土衛七上發現了生命,但卻提供了進一步的證據證明,「生命存在所需的基礎化學物質在宇宙中是廣泛分布的」。
科學家還介紹說,土衛七上有冰凍水與此前地面觀測的結果是一致的。新觀測進一步發現,土衛七冰凍水雖然像地球上的冰凍水一樣呈晶體形態,但大多與有機粉塵混合形成「髒冰」,而且乾冰與「髒冰」以一種奇特的方式混雜在一起。
土衛七上乾冰的成分也不純,其二氧化碳分子以某種化學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以不同方式相結合。克魯斯漢克認為,與其他分子相依附可能使二氧化碳分子更加穩定,否則在土衛七長時期的演進過程中,二氧化碳分子可能早就蒸發殆盡了。
科學家認為,對土衛七表面成分的新分析結果將有助於理解這顆土星衛星的起源以及在長達45億年中的演進歷程。[1]
研究
科學家還介紹說,土衛七上有冰凍水與此前地面觀測的結果是一致的。新觀測進一步發現,土衛七冰凍水雖然像地球上的冰凍水一樣呈晶體形態,但大多與有機粉塵混合形成「髒冰」,而且乾冰與「髒冰」以一種奇特的方式混雜在一起。
土衛七上乾冰的成分也不純,其二氧化碳分子以某種化學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以不同方式相結合。克魯斯漢克認為,與其他分子相依附可能使二氧化碳分子更加穩定,否則在土衛七長時期的演進過程中,二氧化碳分子可能早就蒸發殆盡了。 科學家認為,對土衛七表面成分的新分析結果將有助於理解這顆土星衛星的起源以及在長達45億年中的演進歷程。
生命物質
探索
美國航空航天局科學家們利用「卡西尼」號探測器對土衛七進行了一次探測,並拍攝了相關的照片,探測結果顯示,土衛七表面充滿了孔洞,看上去就像一塊「海綿」,這些孔洞中可能還含有碳氫化合物,這一發現預示着銀河系中廣泛存在生命所需的化學物質。
來自科內爾大學無線電物理及太空研究中心的科學家彼得·托馬斯和他的同事們在一期《自然》雜誌上發表文章稱,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」號就曾經數次親密接觸土衛七,並對其進行探測。
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現,這對於研究土星家族的秘密具有非常重要的意義。
研究發現
土衛七是太陽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,最長部分僅有360公里長,但它是形狀不規則的土星衛星中最大的一顆,也是太陽系中最大的形狀不規則天體之一。由於土衛七形狀不規則、自轉混亂、表面多孔,科學家此前曾提出,土衛七可能是從某個較大天體上剝落下來的。不像土星的其他衛星的是,土衛七的反照率較小(.2 - .3),表明它至少覆蓋着一層薄薄的暗色物質。
康奈爾大學科學家的新分析結果表明,土衛七可能由微小物質顆粒累積而成。由於質量太小、引力不足以對自身進行壓縮,土衛七保留了不規則的形狀。大天體通常會在自身引力作用下變得緊密,使形狀接近球形。
多孔結構比較鬆軟,因此隕石在土衛七上留下的痕跡比砸在普通固態天體上形成的隕石坑要深一些。科學家估計,土衛七的密度為每立方米544公斤,比水輕將近一半,這意味着它內部的絕大部分都是多孔的。
科學家們在研究中還發現,土衛七的主要成分是冰,而且其中混有有機物雜質。這意味着土衛七是一塊「骯髒的冰海綿」。科學家認為,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着多孔結構,不過這還需要進一步觀測驗證。
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,卡西尼號探測器出乎預料地發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,因為它沐浴在來自於太陽和土星的帶電粒子中。
生命可能
來自美國航空航天局艾姆斯氏實驗中心和天文學家德爾·克魯克沙克(音,Dale Cruikshank)稱,「從照片上看,土衛七表面的這些孔的底部一片黑暗,無法判斷其內部的結構,這一點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現了碳氫化合物。『卡西尼』號探測器傳回的數據顯示,土衛七表面含有冰水和乾冰(固體二氧化碳),這些乾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於紫外線下時,會形成具生物學意義的新分子。雖然這並不表示我們已經在地球外發現了生命,但是它更進一步地顯示了生命所需的基本化學物質在宇宙中是廣泛存在的。」
地形結構
地質形態
土衛七(Hyperion)是土星的較大衛星之一,它在離土星比最大衛星——土衛六更遠(它們的軌道半徑比約1.6)軌道上、約21.3天繞土星轉一圈。由於土衛七軌道偏心率大(0.03)而受土星和土衛六的引力在變化,造成它的自轉周期經常變化,這在太陽系所有衛星中是很特殊的。土衛七大致近似於三軸長360×280×225公里的橢球,質量為800萬億噸。它的形狀很不規則,這是嚴重隕擊造成的。它的表面顯得最古老,隕擊坑累累,最大隕擊坑的直徑約120公里、深10公里。
其表面布滿蜂窩狀坑體,看起來像是一個巨大的榴蓮。據《新科學家》雜誌近日報道,「卡西尼」號探測器最近在飛越土衛七時發現了一種奇特的現象———這顆土星的衛星並沒有一個持續不變的旋轉軸線。在「卡西尼」號之前,「旅行者」號探測器也曾拍攝過20餘幅土衛七的照片,不過由於距離太遠,當時科學家們未能從中發現該衛星的獨特運行形態。
形成
天文學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。在學者們看來,土衛七就像是太陽系中最大的一塊「宇宙碎片」,不過,由於其附近缺乏其他零碎的「細節」,現在還無法弄清楚其到底是如何形成的。這顆長度為360千米、厚度約225千米的衛星上布滿了大小不等的隕石坑,照射到其表面的陽光中只有四分之一會被反射回宇宙空間,因此其亮度較低,很難從地球上對其進行精確觀測。
外形
從土衛七的外形上看,它只有在兩個方向上可以保持穩定的旋轉狀態(物理學家們將這種形狀的物體稱為不對稱迴轉體)。然而,由於受到太陽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會是「白天」,何時是「夜晚」。[2]
從美國宇航局公布的土衛七圖像可以看出這顆衛星地表的狀況,照片的不同顏色代表地面物質組成的差異。該圖的原始圖像是卡西尼於9月26日在距離土衛七62000公里時用精密照相機拍攝的。[3]
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