土衛六（Titan，又稱為泰坦星）是環繞土星運行的一顆衛星。它是土星衛星中最大的一個。在1655年3月25日被荷蘭物理學家、天文學家和數學家克里斯蒂安·惠更斯發現，它也是在太陽系內繼木星伽利略衛星發現後發現的第一顆衛星。由於它是太陽系唯一一個擁有濃厚大氣層的衛星，因此被高度懷疑有生命體的存在，科學家也推測大氣中的甲烷可能是生命體的基礎。土衛六可以被視為一個時光機器，有助我們了解地球最初期的情況，揭開地球生物如何誕生之謎。
|
|
名稱
惠更斯簡單的把這顆他發現的衛星稱為Saturni Luna（土星的月球）。之後，喬凡尼·多美尼科·卡西尼為了表達對法國國王路易十四的敬意將發現的四顆衛星——土衛三（忒堤斯），土衛四（狄俄涅），土衛五（瑞亞），以及土衛八（伊阿珀托斯）——命名為Sidera Lodoicea（意指「路易之星」）。天文學家依據習慣把這五顆衛星以數字加以編號，其他的衛星則被稱為「惠更斯衛星」或「土星的第六顆衛星」（以當時所知道、各衛星距離土星的距離，由近至遠排列）。至於土衛一（彌瑪斯）和土衛二（恩克拉多斯）則是在1789年被發現。
土衛六的英文名稱「泰坦」和其他另外七顆當時已知的土星衛星的名稱，都是由約翰·赫歇爾爵士命名的（約翰·赫歇爾是威廉·赫歇爾爵士之子，而威廉·赫歇爾是土衛一和土衛二的發現者）。約翰·赫歇爾在1847年出版的《在好望角天文觀測的結果》[1]一書中把這顆新衛星命名為「提坦」，提坦在神話中是克羅諾斯（他的羅馬神話的對應者薩圖爾努斯為土星神）和他的兄弟姐妹們的統稱。
物理特性
土衛六是土星最大的衛星，也是太陽系第二大衛星，其體積甚至比行星水星還大（雖然質量沒有水星大），在太陽系中它的大小僅次於木星最大的衛星木衛三。但最近的觀測也顯示其濃密的大氣可能使人高估了它的直徑。
土衛六平均半徑2575公里，質量1.345×1023公斤，平均密度1.880×103公斤/米3。土衛六環繞土星公轉的軌道半長徑為1,221,850公里，偏心率0.0292，軌道平面與土星赤道面的交角為0.33°，公轉周期15天22時41分24秒。土衛六的自轉周期與公轉周期相同，這一點與月球類似。土衛六有濃密的大氣，主要成分是氮，表面大氣壓力1.5×105帕斯卡，表面溫度-178℃。
土衛六質量與木衛三、木衛四、海衛一與冥王星大體類似。土衛六一半是冰一半是固體材料。在多個不同結晶狀冰層下方有直徑約3,400公里的固體核心，其內部應該因重力之故仍保持著熾熱狀態。雖然土衛五以及其他的土星衛星也有類似的固體核心，但由於土衛六的體積巨大造成更強烈的重力壓縮，而使得其核心密度較其他衛星高出許多。
大氣情況
土衛六是目前已知擁有真正大氣層的衛星，其他的衛星最多只是擁有示蹤氣體。在1944年時使用光譜學技術觀察土衛六的古柏（Gerard P. Kuiper）是第一個發現土衛六有大氣存在的人，他發現土衛六大氣的甲烷局部壓力高到100毫巴，而多年後航海家太空船的觀測也證實土衛六上有大氣存在。濃密的大氣反射了大部分的光線造成反溫室效應（Anti-Greenhouse Effect），使得土衛六的地表寒冷異常。事實上，土衛六的大氣壓比地球還要大，其地表壓力是地球表面的1.5倍，且由於其高密度與較小的重力，假如今天人類站在土衛六地表上，可能光只靠揮動手臂的力量就足以讓自己在土衛六的大氣中飛行。早年時由於土衛六表面濃密的雲層遮蔽了所有可見光的進出，在光學觀測時代人們並無法直接觀察到其地表，因此只能推論其表面大部分應是固態或液態乙烷。後來人們透過裝置在地球上的電波望遠鏡進行觀測發現土衛六表面並沒有大範圍的乙烷海洋，不過仍然有可能存在小型的乙烷湖泊。[2]在2008年8月1日，科學家對卡西尼太空船傳回的照片進行研究，證實了泰坦上面有湖泊。除了阻礙人們從地球直接觀察其地表外，由於土衛六的大氣實在太厚，太陽的光線幾乎無法穿透，該衛星的表面可說是一片昏暗，因此當卡西尼號釋放出惠更斯探測器降落在土衛六上時，惠更斯號雖然成功地傳送回許多現場照片，但卻因為光線過度微弱而無法從照片中判讀出土衛六表面實際上的狀況。
土衛六大氣的98.44%是氮氣——太陽系中惟一除了地球外的富氮星體——那裏還有大量不同種類的碳氫化合物殘餘(包括甲烷、乙烷、丁二炔、丙炔、丙炔腈、乙炔、丙烷，以及二氧化碳、氰、氰化氫和氦氣。這些碳氫化合物被認為來自於土衛六上層大氣中的甲烷。當甲烷因為太陽輻射而發生反應就會產生濃密的桔紅色煙雲。土衛六表面那像是被塗上了一層柏油的有機物沉澱叫做tholin。土衛六沒有磁場保護,所以當它有時運行在土星的磁氣層外時，便直接暴露在太陽風之下。這導致大氣電離並在大氣上層釋放出一些分子。
在接近表面時，土衛六的溫度大約是94K。水冰在這種溫度下會昇華，所以大氣中會有少量的水蒸氣存在。土衛六表面除了覆蓋全球的迷霧之外也有各種不同的雲。雲可能是由甲烷，乙烷或簡單的有機物組成。其他稀有的複雜化學物質是土衛六在太空外觀呈現橙色的原因。
2004年11月卡西尼號飛越過土衛六照片中明亮多雲的南極，但並未發現期望的甲烷存在。這令科學家們困惑，對雲成分的相關研究仍然在進行中，我們過去關於土衛六大氣的知識可能需要重新書寫[2]。
2004年卡西尼號觀測大氣的結果發現土衛六大氣「超級旋轉」，就像金星那樣，其大氣要比表面旋轉快很多。
表面特徵
|
至2004年，人類對土衛六的表面地圖的瞭解仍然是非常缺乏瞭解的。無論如何，人類使用哈伯天文望遠鏡的紅外線和卡西尼-惠更斯號拍攝到一個高亮度，有澳洲大小區域的圖片。這個區域的非正式名稱是上都區(Xanadu Regio，世外桃源)；沒有人知道那裏是什麼樣。類似的哈伯太空望遠鏡、凱克望遠鏡和甚大望遠鏡還觀測到土衛六上另外一片大小相近的深色區域，人們推測那裏可能是液態的甲烷或乙烷海洋，但卡西尼號觀測的數據發現可能是其他物質。卡西尼號還發回大量土衛六高解析度地貌圖像，其中包括謎一般的線狀條紋，一些科學家認為那可能是地殼構造運動產生的。
2004年11月26日的一次飛越土衛六的觀測，發現土衛六光滑的表面上只有很少的衝擊環形山，這些環形山在光線的作用下明暗對比強烈。這大概是土衛六烴雨或烴雪落入環形山或火山噴發活動活躍造成的經常地殼重構所致。探測器的分光器發現亮區和暗區發射的太陽光波長一樣，這就意味著它們可能由相同的物質組成(或者至少是覆蓋著相同的物質)。至於到底是什麼物質，人們依然不清楚。人們曾希望憑藉探測器觀測物體或液體反射光線而發現的烴湖或烴海並未被探測到。這使得科學家懷疑土衛六表面可能是完全呈冰狀或泥濘狀態。
為了更好的瞭解表面地貌，卡西尼太空船在飛近土衛六時使用了雷達遙感測繪技術。傳回的第一張圖片就展現地表是一個複雜，崎嶇與平坦並存的區域。這種地貌看來應該是由火山造成的。火山可能噴發出水和氨水。另外也發現了一些好像風蝕產生的條紋狀地貌。還有一些看起來是已經被填平的衝擊環形山，其中的液體可能是液態烴。湖中有或沒有什麼現在仍然無法確定。另有一些區域返回的信號看來，但其他的解釋仍然存在。土衛六看起來真的很光滑，表面沒有高於50米的地貌。[3]
參見土衛六地貌列表
對土衛六的探索
航海家1號和航海家2號曾經檢視過土衛六。航海家1號曾試圖儘可能的接近土衛六；不幸的是，航海家1號上沒有儀器能夠穿透土衛六上的迷霧，因為當時根本不知道上面有雲層的存在。多年之後，在對航海家1號桔色濾鏡拍攝的圖片進行複雜的數位處理後，仍然沒有能夠解釋如世外桃源地區和香格里拉地區明亮和黑暗地貌的成因[4]，但從那時起，這些地區就開始被哈伯天文望遠鏡用紅外線加以觀測了。航海家2號只是粗略的檢視過土衛六，航海家2號團隊必須從「調整軌道讓航海家2號詳細檢視土衛六」和「使用另外一個訪問天王星和海王星的軌道」中選取一個。由於航海家1號沒有能夠觀測到其表面地貌，航海家2號團隊選擇了後一個方案。
卡西尼—惠更斯號已在2004年7月1日到達土星，並且開始使用雷達測量土衛六表面地形的工作；卡西尼探測器在2004年11月26日飛躍到土衛六上方並且拍摂下很多高解析度的土衛六表面圖像，展現了人眼從來沒有見過的明暗斑塊。卡西尼號在2004年12月25日聖誕節釋放出了惠更斯號，惠更斯號在2005年1月14日進入土衛六大氣層進行詳細探測。惠更斯號探測器可在土衛六的大氣中燒毀前將相關數據發回。
科幻作品中的土衛六
- 中文作家倪匡的科幻小說衛斯理系列《藍血人》新版，其主角來自土衛六（原著為來自土星）。
- 亞瑟·查理斯·克拉克所著的《Imperial Earth》小說中，土衛六成了擁有250000人口的人類殖民地並且在太陽系經濟中扮演主要角色；土衛六大氣中的氫成為了行星間旅行的動力來源。
- Stephen Baxter所著的《土衛六》小說中，描寫了一項NASA對災難性登陸土衛六的任務倖存者的拯救。
- 庫爾特·馮內古特的小說《土衛六的警報》有對土衛六驚險旅行的描寫。
- BBC的電視秀《紅矮星號》中，主人公李斯特非法的從土衛六帶回一隻貓，經過幾百萬年的硬輻射，這種比起祖先漂亮但不是很聰明的物種被稱為Felis sapiens。
- 電視劇《Starhunter》中土衛六變成主人公Dante的老家，那裏是一個大型的殖民地。
- 在《公元2000》漫畫系列Judge Dredd，泰坦星是一個流放犯人的殖民地，但作者在文中犯了一個致命的錯誤，它被描寫成圍繞木星軌道旋轉。這稍後被歸因於一個遠距傳物科學實驗。
- 在驚奇漫畫宇宙，泰坦星是Eternals的殖民之家，他們是一個似神的種族。
- 在電影《Gattaca》(1997年)中，泰坦星是電影高潮時刻太空任務的目的地。
- 在日本動畫《Cowboy Bebop》(1998年)中，泰坦是一個人口約3000萬的殖民地。原居民與其他行星的移民的對立導致了戰爭的爆發。
- 在一款Apple II是遊戲Titan Empire中，泰坦星上的人類試圖統治整個太陽系。
- 在Trevor Mark所著的小說《Shattered Faith》中，泰坦星是被古代偏見所憤恨的巨大地外文明的中心，他們來到地球是為了復仇。
- 美國科幻小說作家Alan E. Nourse1954年12月用英語發表的的小說，《Trouble on Titan》，在1971年被以Revolte sur Titan為標題翻譯為法文。
- 桌面科幻遊戲戰爭之錘40000中Grey Knights太空陸戰隊這一章中繼續保留著他們在土衛六上是堡壘。
- 在Commodore 64電腦遊戲Project Firestart故事被設定發生在一個科學探測空間船上，這艘船漂浮在土星系的土衛六附近。
- 《Flight on Titan》是一個由Stanley G. Weinbaum所著的短篇故事
- 雷克·萊爾頓著之波西傑克森的克羅諾斯及泰坦巨神即引用泰坦星之名
| ||||||||
|
在惠更斯號墜入大氣的過程，直到距地表約20公里高處，才脫離由有機分子形成的霧霾層（haze）。這是之前觀測所發現，存在大氣上方的一層霧狀構造。由惠更斯號的偵測，發現其厚度竟向下延伸達200公里之多。也就在約20公里高處，惠更斯號所負載的氣相層析質譜分析儀（GCMS）偵測到甲烷濃度突然提高，研究人員據此研判大氣中有「甲烷雲」存在，甲烷雲是因甲烷凝結在碳水化合物微粒上而形成。隨著逐漸降落，惠更斯號也拍攝了地表的照片，照片中可見許多樹枝狀分佈的彎曲溝渠，由較明亮的高處向低處蜿蜒，簡直就像地球上河流的航照圖。當惠更斯號降落地表，藉探測器底部的阻力鑽測計（penetrometer）測量撞擊的力量及阻力，發現降落處的地質就像潮濕的沙地。接著，在降落後的三分鐘內，惠更斯號還量測到甲烷濃度提高了30%，很可能是惠更斯號底部的高溫，造成周遭液態碳水化合物蒸發所致。
研究人員研判，ISS影像中反照率的不同，是由沉澱物質所造成，例如陰暗處表示有較多碳水化合物堆積，而明亮處則主要為水冰。陰暗處可能是甲烷雨的沖刷，使碳水化合物逐漸堆積在凹陷的區域，而惠更斯號在降落處的觀測情形，也證實了較陰暗處地勢較低的看法。
ISS也針對土衛六的大氣結構做了詳盡的分析。土衛六的雲主要分佈在南極上空，在卡西尼號不同時間的觀測中，這些雲呈現出不同的形態，顯示有積雲對流的現象；其次是中緯度地區的雲，有些呈東西方向拉長，數量較少，但在短時間內即有明顯的變化，由此測量低層大氣的風速，發現風是由西向東吹，且在南緯約38度的風速最高，大約是每秒34公尺，相當於地球上的12級風（颶風），比土衛六本身的自轉速度還快，首度證實了土衛六對流層的超迴轉現象（super-rotation）。
|
|
土衛六驚現生命存在證據 |
| 2010年06月07日 |
 |
|
|
據英國《每日郵報》網站6月4日報道，科學家發現證據表明，土星的最大衛星———土衛六上有生命存在。 從他們發現的線索來看，原始的外星生命在土衛六的大氣層中呼吸，以衛星表面的燃料為食。 這一驚人發現來自一枚繞軌道運行的宇宙探測器，科學家們分別在兩份報告中進行了論述。 美國航天局的“卡西尼”號探測器分析了土衛六表面復雜的化學組成。土衛六是已知惟一有著厚厚大氣層的衛星，其表面有山脈、湖泊和河流，宇航員們稱之為太陽係中與地球最相似的星體。 科學家早已發現土衛六上存在有機化學物質。但土衛六表面的液體不是水，而是甲烷。科學家估計，土衛六上的生命是以甲烷為基礎的。 《國際太陽係研究雜志》月刊發表的報告顯示，穿過土衛六大氣層的氫氣在衛星表面消失，說明它可能被外星生命吸收。 《地球物理研究雜志》月刊發表的另一份報告稱，土衛六表面缺少一種化學物質，科學家認為它也許是被生命消耗掉了。 科學家曾估計，陽光與大氣層中的化學物質發生作用產生的乙炔下沉覆蓋了土衛六表面。但“卡西尼”號在那裏沒有探測到乙炔。 有專家提醒，這些結果可能有其他原因。 但總的來說，它們滿足了以甲烷為基礎的生命存在所必需的兩大條件。 美國航天局的天體生物學家克裏斯‧麥凱表示：“假如這些真的是生命的跡象，那就太令人興奮了，因為這是與地球上以水為基礎的生命毫不相幹的第二種生命形式。” 科學家認為，當太陽不斷膨脹最終吞沒地球時，氣溫升高的土衛六上將具備理想條件。 英國開放大學教授約翰‧恰爾內茨基說：“我們認為，生命形成的化學成分已經有了，只需更高溫度來啟動程序。再過40億年，當太陽膨脹成一顆紅巨星時，土衛六上可能會是天堂。” |
留言列表
{{ article.title }}
