泰坦(“泰坦”)是壹顆圍繞土星運行的衛星。它是土星最大的衛星。它是由荷蘭物理學家、天文學家和數學家克裏斯蒂安·惠更斯於1655年3月25日發現的。也是繼木星和伽利略之後，太陽系發現的第壹顆衛星。因為它是太陽系中唯壹壹顆擁有強大大氣層的衛星，所以被視為時間機器，幫助我們了解地球最早的情況，揭開地球生命如何誕生的神秘面紗。
名字
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惠更斯簡單地稱他發現的這顆衛星為“土星衛星”。隨後，喬瓦尼·多梅尼科·卡西尼將發現四顆衛星(它們是土衛六、土衛四、土衛五和伊帕托斯·伊帕托斯，分別被命名為‘洛迪西亞·Sidera’(‘路易星’)。天文學家過去用數字給這五顆衛星編號。其他衛星被稱為“惠更斯衛星”或“土星的第六顆衛星”(從當時已知的到土星的距離來看，土衛壹和土衛二在65438。
土衛六的英文名“Titan”和當時已知的其他7顆-土星-衛星都來自約翰·赫歇爾爵士(約翰·赫歇爾是威廉·赫歇爾爵士的兒子，威廉·赫歇爾本人發現了土衛六和土衛二)。約翰·赫歇爾在1847年出版的《好望角天文觀測結果》壹書中將這顆新衛星命名為泰坦。
物理性質
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土衛六是土星最大的衛星，也是太陽系第二大衛星，比行星水星大(雖然沒有水星大)，體積僅次於太陽系最大的木星衛星木衛三。但最近的觀測也表明，其稠密的大氣層可能會使人們高估它的直徑。與許多其他衛星壹樣，土衛六的質量和體積都比小行星134340(以前的冥王星)大。
泰坦平均半徑2575km，質量1.345× 1023kg，平均密度1.880× 103kg/m3。土衛六繞土星軌道半長直徑為1221850 km，偏心率為0.0292，軌道平面與土星赤道平面夾角為0.33，公轉周期為15，22: 00，41: 24。土衛六的自轉周期與公轉周期相同，與月球相似。泰坦有壹個稠密的大氣層，主要由氮氣組成。地表氣壓為1.5×105帕斯卡，地表溫度為-178℃。
土衛六的質量和木衛三、木衛四、海衛壹、小行星134340差不多。泰坦是壹半水冰壹半固體物質。在3400公裏深處的不同結晶冰層中有壹個固體核心。核心內部應該還是熱的。雖然土衛六和其他土星衛星相似，但土衛六的核心密度更高，這是由於其巨大的體積導致重力壓縮其內部造成的。
大氣條件
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泰坦是目前已知擁有真實大氣的衛星，其他衛星最多只有示蹤氣體。Gerard P. Kuiper在1944年使用光譜望遠鏡首次發現了大氣層的存在。他發現土衛六大氣的局部甲烷力達到100毫巴。後來“旅行者”號飛船的觀測也證實了土衛六上存在大氣層。其實土衛六的大氣比地球大壹點，行星表面受力是我們地球的1.5倍。土衛六表面濃密的雲層覆蓋了它的表面地形。壹般認為，土衛六表面是固態或液態乙烷。最近從地球的雷達測量發現，沒有大規模的乙烷海洋，但仍可能存在小型的乙烷湖。後來，科學家們研究了卡西尼號飛船最近發回的照片。研究人員通過地面望遠鏡觀察到了土衛六。當時，他們認為有各種跡象表明這顆土星衛星上可能存在液態海洋。然而，科學家們對目前的結論仍然心存疑慮，因為此前的觀測表明，土衛六表面確實存在閃爍的液體反射，尤其是幾年前大型射電望遠鏡觀測到的結果，證明極有可能存在液體海洋。
土衛六的大氣中94%是氮——太陽系中除地球之外唯壹富含氮的行星——還有大量不同種類的碳氫化合物殘留物(包括甲烷、乙烷、二乙炔、甲基乙炔、丙腈、乙炔和丙烷，以及二氧化碳、氰、氰化氫和氦)。這些碳氫化合物被認為來自土衛六上層大氣中的甲烷。當甲烷與太陽輻射發生反應時，會產生濃密的橙紅色煙霧雲。土衛六表面的有機沈積物似乎覆蓋著焦油，被稱為tholin。土衛六沒有磁場保護，所以當它有時運行到土星磁層之外時，會直接暴露在太陽風中。這導致大氣電離，並釋放高層大氣中的壹些分子。
在表面附近，土衛六的溫度約為94K。水冰在這個溫度下會升華，所以大氣中會有少量的水蒸氣。土衛六表面除了覆蓋整個世界的霧氣，還有不同的雲。雲可能由甲烷、乙烷或簡單的有機物組成。其他稀有復雜的化學物質是土衛六在太空中看起來呈橙色的原因。
2004年6月，卡西尼號飛越了土衛六照片中明亮多雲的南極，但沒有發現預期的甲烷。這讓科學家們感到困惑，而關於雲的組成的相關研究仍在進行中，因此我們過去關於土衛六大氣的知識可能需要重寫。
2004年，卡西尼號對大氣層進行了觀測，發現土衛六的大氣層“超旋轉”。就像金星壹樣，它的大氣層比表面旋轉得快得多。
表面特征
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到了2004年，人們對土衛六地表地圖的了解還非常缺乏。無論如何，人類利用哈勃望遠鏡和卡西尼-惠更斯的紅外線捕捉到了壹張相當於澳大利亞大小的區域的高亮度圖片。這個地區的非正式名稱是‘Xanadu Regio’(世外桃源)；沒人知道那裏是什麽樣子。類似的哈勃太空望遠鏡、凱克望遠鏡和甚大望遠鏡也在土衛六上觀測到了另壹個類似大小的黑暗區域。推測可能是液態甲烷或乙烷海洋，但卡西尼號觀測到的數據可能是其他物質。卡西尼號還發回了大量土衛六的高分辨率地貌圖像，包括神秘的線性條紋，壹些科學家認為這可能是地殼構造運動造成的。
2004年6月26日+065438+飛越土衛六上空的壹次觀測發現，土衛六光滑的表面上幾乎沒有撞擊坑，而這些撞擊坑在光線的作用下有強烈的明暗對比，這很可能是由於土衛六的碳氫化合物雨或雪落入撞擊坑或活躍的火山噴發造成頻繁的地殼重構造成的。探測器的分光器發現，亮區和暗區發出的太陽光波長相同。這意味著它們可能由相同的物質組成(或者至少被相同的物質覆蓋)。至於是什麽物質，人們還不知道。人們曾希望通過用探測器觀測物體或液體反射的光來發現的烴湖或烴海，至今未被探測到。這讓科學家們懷疑土衛六的表面可能完全是冰或者泥濘的。
為了更好地了解表面地形，卡西尼飛船在飛近土衛六時使用了雷達遙感測繪技術。發回的第壹張照片顯示，該表面是壹個復雜、崎嶇和平坦的區域。這種地貌似乎是火山造成的。火山可能會噴出水和氨。此外，還發現了壹些類似風蝕的條紋狀地貌。壹些撞擊坑似乎被填滿了。其中的液體可以是液態烴。現在還不確定湖裏有沒有東西。從其他區域返回的信號似乎是固體或液體，但其他解釋仍然存在。泰坦看起來真的很光滑，表面沒有50米以上的地貌。
探索
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泰坦是太陽系中唯壹有大氣層的衛星。在距離土衛六表面約19公裏處，惠更斯拍攝到了厚厚的雲層。科學家指出，這種雲的主要成分很可能是甲烷。登陸後，“惠更斯”還發現土衛六表面物質在不斷蒸發，產生更多甲烷。據推測，早期地球上存在大量類似甲烷的碳氫化合物。
當科學家們聞到這種類似早期地球的氣體時，他們欣喜若狂。參與該項目的安德魯·鮑爾博士興奮得像個孩子，大喊:“天哪！這真是不可思議。在分析了發回的照片和數據後，這顆迷霧般的橙色星球由95%的氮氣組成，剩余的氣體是甲烷和其他碳氫化合物。這些大氣和早期的地球非常相似。這意味著我們的夢想真的實現了。”同時，土衛六的大氣中還有壹氧化碳和二氧化碳的痕跡，這些都讓科學家想起了45億年前的地球。壹些天文學家表示，土衛六是太陽系中尋找外星生命的最佳地點。
表面可能有粘土和水。
在第壹張公布的土衛六彩色照片中，這顆行星充滿了橙色，其表面像海綿壹樣多孔且富有彈性。科學家認為，與土衛六照片看起來最相似的地表物質是地球上潮濕的土壤和粘土。土衛六表面的亮度也比之前預計的暗很多。科學家還從照片中的物體底部發現了侵蝕的痕跡，這表明它們之前可能被河流沖刷過。
亞利桑那大學月球和地球實驗室的專家馬蒂·托馬斯科(Marty Tomasco)說:“我們曾推測土衛六上存在流體，但壹直無法證明。”現在根據惠更斯在土衛六上空16公裏處拍攝的鳥瞰照片，毫無疑問這是可以肯定的。他說，從照片上可以清楚地分辨出淺色的山脈和丘陵，有黑色的線性流體從中穿過，可能是熔巖，也可能是海洋。從照片上看，這片海洋由大小不同的島嶼和包裹在薄霧中的海岸線組成。探索土衛六表面的負責人約翰·紮尼克(John Dzanic)說:“經過研究，我們認為照片的黑色部分是海洋，白色部分是島嶼。”此外，天文學家推測土衛六表面可能存在水，只是以冰的形式存在，不排除表面深處可能存在液態水。
土衛六上刮起了風。
除了發回珍貴的數據和彩色照片，惠更斯號上的麥克風還捕捉到了轟鳴而過的巨大噪音。科學家尚未得出結論，但探測器已經探測到土衛六上有風在吹，風速約為每小時24公裏。歐洲航天局的科學家Marcello Fulchignoni在會上播放了壹段音頻，這段音頻是惠更斯號通過土衛六大氣層時雷達測量轉換而來的。隨著惠更斯越來越接近土衛六表面，雷達信號變得越來越迅速和尖銳。
旅行者1和旅行者2號曾經考察過土衛六。旅行者1試圖盡可能靠近土衛六。不幸的是，旅行者1沒有任何儀器穿透土衛六上的霧，因為它不知道當時上面有雲。多年後，航海家1用橙色濾鏡拍攝了它。雖然仍然沒有解釋‘世外桃源’和‘鐮刀’等明暗地貌的成因，但從那時起，這些區域就被哈勃天文望遠鏡用紅外線觀測到了。旅行者2號只是粗略地檢查了壹下土衛六。旅行者2號的團隊必須從調整旅行者2號的軌道以詳細檢查土衛六和使用另壹個軌道訪問天王星和海王星中選擇壹個。因為航海家65438+，
卡西尼-惠更斯號於2004年7月1日抵達土星，開始使用雷達測量土衛六的表面地形。卡西尼探測器於2004年6月26日+065438+飛躍土衛六上方，並拍攝了許多土衛六表面的高分辨率圖像，顯示了人類眼睛從未見過的明暗斑。卡西尼在2004年6月25日聖誕節釋放了惠更斯，惠更斯在2005年6月65438+10月25日釋放。
惠更斯號探測器於2005年6月65438+10月65438+4月登陸土衛六。
巨大女神的秘密
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惠更斯發現土衛六已經300多年了，土衛六仍然是壹個待解之謎。如果想要對泰坦有更深入的了解，還需要人類繼續探索。
傑出的“人才”
天文學家為什麽特別關註土衛六？泰坦因其傑出的天賦而受到天文學家的青睞和重視。泰坦獨特的“天賦”表現在以下幾個方面:
首先，土衛六的直徑為4828公裏，在衛星世界中排名第二，比冥王星大很多，和水星差不多大。它的質量是月球的1.8倍，平均密度為每立方厘米1.9克，約為地球的1/3，重力為地球的14%。
土衛六與土星的平均距離為654.38+0.22萬公裏，它沿著近乎圓形的軌道圍繞土星運行。像月亮壹樣，它總是面向它的行星土星的同壹個方向。換句話說，如果妳從土星上看土衛六，妳永遠只能看到土衛六的同壹半。它的軌道基本上在土星的赤道平面上。妳可以考慮壹下。很難想象，像泰坦這麽大的天體，沿著半徑約654.38+0.22萬公裏的近乎完美的軌道運行。畫這樣壹個圈恐怕不容易。它展示了天體演化中的自然奇觀。
其次，1944年，荷蘭裔美國天文學家柯伊伯對土衛六進行了系統的光譜觀測，發現土衛六上存在甲烷氣體，從而證實了土衛六上存在稠密的大氣。直到現在，土衛六仍然是太陽系已知的60多顆衛星中唯壹擁有大氣層的衛星。這怎麽能不受到天文學家的特別青睞呢？
再次，根據土衛六的運動特征、物理狀況和化學成分，天文學家判定土衛六與土星壹起演化，屬於穩定衛星，不可能是後來土星捕獲的小天體。曾經，壹些天文學家將土衛六的天體特征和天體環境與地球進行比較，如質量、體積、表面重力、表面溫度、大氣成分、水和冰含量、自轉和公轉，以獲得早期生命物質演化的線索。
其他天體上有生命嗎？這個問題壹直縈繞在天文學家的腦海裏。泰坦的發現者惠更斯在他的著作《天體奇觀，關於其他星球上的居民、植物及其世界的推測》中寫道:如果我們認為這些天體上除了無盡的荒涼之外什麽都沒有，…
甚至進壹步認為那裏不可能有高級生物，那麽我們就貶低他們，這是非常不合理的。誠然，判斷任何天體上是否存在生命都是壹個非常嚴肅的科學問題。
目前來看，過於樂觀恐怕不現實，但過於悲觀也是沒有根據的。實踐是檢驗真理的唯壹標準。至於土衛六上的生命信息，還是壹個不被看好的謎，但會在不斷探索的實踐中得到解答。
從地球上看，土衛六是壹顆8.4星等的恒星。妳不能用眼睛直接看到它。用好的天文望遠鏡觀察，只能看到壹個小紅點狀的圓盤。為什麽是這個顏色？有人認為這可能是因為土衛六上存在復雜的有機分子。當然，完全依靠地面觀測解決不了這類問題，只能是“紙上談兵”。
隨著航天事業的飛速發展，行星際探測器取得了前所未有的成就。目前已經有兩個星際飛船親自探測過土衛六。分別是美國發射的先鋒11和旅行者1。
9月1979，1，先鋒11飛越土星，考察土衛六。然而，當先鋒11訪問土衛六時，正趕上壹場強烈的太陽風，嚴重影響了發回的信息。地面控制中心只收到了它在35萬公裏距離拍攝的5張高分辨率照片。在照片中，土衛六呈現美麗的橙紅色，就像壹個成熟的橙子。旅行者1於6月1980+065438+10月11飛往土衛六。最接近土衛六時，距離雲頂僅4000公裏，探測取得圓滿成功。正是這壹次，土衛六的直徑被測量為4828公裏，而不是之前認為的5550公裏。
旅行者1對土衛六的調查表明，土衛六確實有壹層厚厚的大氣層，大約有2700公裏厚，高於地球大氣層的密度。大氣的主要成分是氮氣，占98%，甲烷占1%，還有少量的乙烷和氫氣。金星、地球和火星的大氣中也有氮氣，但沒有土衛六那麽多。
旅行者1還發現土衛六的大氣是霧狀的。濃霧層阻止了陽光到達土衛六表面，影響了旅行者1對土衛六表面的觀測。同時，也有科學家根據旅行者1的觀測數據認為，土衛六的大氣中充滿了甲烷。
為了進壹步研究土衛六大氣與生命的關系，美國康奈爾大學行星物理學家卡爾·薩根等人對土衛六大氣進行了模擬實驗。研究人員認為，泰坦的大氣中含有大量的氮，產生了多種生命前的化學物質。薩根指出:“早期地球上可能也發生過類似的過程。然而，發生在土衛六上的生命前化學過程很可能是沒有生命的，因為那裏的溫度遠低於水的冰點。”
說到這裏，妳有沒有想過:為什麽土衛六是唯壹壹顆大氣如此豐富的衛星？這壹直是行星物理學家在思考的問題。有人認為這可能是因為土衛六的表面溫度足夠高，可以維持相當數量的甲烷和氨，以保持其表面的冰處於平衡狀態。也有可能土衛六上的冰含有甲烷和氨，在土星的溫度下容易形成大氣層。第三種可能是土衛六的大氣不會像木星的強磁場那樣逃逸。第四種可能是泰坦質量大，可以進行內部分化。分化的冰集中在表面，其重力足以阻止大部分氣體跑掉。
到目前為止，只有三個探測器，先鋒11，旅行者1和2號，飛往土星探索土星。1979年9月1日，先驅者11號成為經過六年半的太空之旅後第壹個造訪土星的探測器。它從土星雲頂飛過20200公裏，探索土星10天，發回了第壹批土星照片。先鋒11不僅發現了兩個新的土星探測器，還發回了第壹批土星照片。先鋒11不僅發現了兩個新的土星環和土星的11衛星，還證實了土星的磁場比地球強600倍。9月2日，它第二次穿越土星環平面，受土星引力轉向土衛六，從而探測到這顆可能孕育生命的行星。
1980 165438+10月12日，航海家1飛到距離土星12600公裏的地方，發回了10000多張彩色照片。這次探索不僅證實了土衛二10、11和12的存在，還發現了三顆新的土星衛星。當它飛到距離土衛六不到5000公裏的時候，首次探測並分析了土星最大衛星的大氣層。發現土衛六的大氣中既沒有足夠的水蒸氣，表面也沒有足夠的液態水。
1981年8月25日，旅行者2號從土星雲10100公裏的頂部飛過，傳回了18000多張土星照片。發現土星表面寒冷多風，北半球高緯度地區有強烈穩定的風暴，甚至比木星上的風暴還要猛烈。土星也有壹個大紅斑，長8000公裏，寬6000公裏，可能是土星大氣中的上升氣流再次落入雲層引起的擾動和旋轉造成的。閃電不時穿過土星環，其威力是地球上閃電的數萬倍甚至數十萬倍。它再次證實了土星有七個環。土星環由直徑幾厘米到幾米的顆粒和礫石組成。內圈的顆粒較小，外圈的顆粒較大。由於粒子密度不同，光環呈現出不同的顏色。每個環可以細分成上千個小環，即使認為是空的，卡西尼縫裏也有幾個小環。在高分辨率的照片中，可以看到F環有五個相互交織的小環。土星環的整體形狀類似於壹個巨大的緊湊記錄，從土星的雲頂延伸到32萬公裏之外。
旅行者2號發現了13顆土星的新衛星，使土星的衛星數量增加到23顆。它對其中9顆衛星進行了檢查，發現土衛六表面有壹個大隕石坑，直徑達400公裏，底部呈圓頂狀向上隆起，並且有壹條巨大的裂縫圍繞這顆衛星幾乎3/4周。伊帕托斯的壹個半球很暗，另壹個半球很亮；土衛六的自轉周期只有9~10小時，與其公轉周期550天相差甚遠。土衛六的實際直徑為4828公裏，而不是最初認為的5800公裏。它是太陽系行星中第二大衛星。它有黑暗寒冷的表面，液態氮的海洋，暗紅色的天空，偶爾有混合著碳氫化合物的氮雨。這是人類了解生命起源和各種化學反應的理想場所。
為了進壹步探索土星，揭開土衛六生命之謎，美國和歐空局聯合研制了價值連城的卡西尼號土星探測器。1997 10 10月15日，探測器發射升空，開始了長達7年的漫長旅程。預計它將於2004年飛入附近的太空，圍繞土星進行為期四年的探索，並首次在土星最大的衛星土衛六上著陸。卡西尼號直徑約2.7米，總重6噸。它由壹個軌道探測器和壹個著陸器組成。它的軌道探測器名為卡西尼號，搭載了12種探測儀器。名為惠更斯的著陸器配備了六個科學儀器。為了加快飛往土星的速度，卡西尼號於1998年4月飛越金星，獲得了第壹次加速度。然後它圍繞太陽做了壹個公轉，在1999年6月再次飛過金星，獲得了第二個加速度。同年8月飛近地球，獲得第三次加速度。
之後，卡西尼探測器將於5438年6月+2000年2月飛越木星，獲得最後壹次加速度。它計劃於2004年7月飛往目的地與土星會合，並進入環繞土星的軌道。同年6月165438+10月，惠更斯著陸器將離開卡西尼探測器飛往土衛六，穿過其雲層，在土衛六上軟著陸，然後通過環繞地球飛行的卡西尼軌道器將探測到的數據發回地球。進入環繞土星軌道後，卡西尼號的任務是:環繞土星飛行74圈，實地調查土星大氣和大氣環流的動態，多次飛往土星的多顆衛星，其中45次在土衛六附近，用雷達通過其雲層和氣體層繪制土衛六的表面結構圖。據估計，可以近距離發回50萬幀土星、土星環和土衛六家族的圖像。惠更斯將是第壹個在大行星的衛星上著陸的探測器。在2.5小時的著陸過程中，它將分析土衛六的大氣成分，測量風速並探測大氣中的懸浮粒子，著陸後保持工作狀態1小時，揭示土衛六上是否存在由水和冰凍結的海洋，是否存在某種形式的生命。它收集的數據和拍攝的圖像由卡西尼探測器發回地球。
這顆迷人的土衛六的表面是什麽樣的？應該說目前為止沒有直觀的信息。科學家做出了許多可能的推測，科幻作家對泰坦的描述更是精彩絕倫。但是，壹切都要尊重科學。
根據土衛六大氣中氮的含量，土衛六表面溫度遠低於地球，在-201到-190℃之間，以及土衛六的體積和質量，壹些科學家推測其內部物理狀況和表面特征，首先尋找土衛六上巖石和冰的比例關系。據估計，土衛六上的巖石物質約占其總質量的55%，其余為冰。土衛六的表面是冰冷的液態海洋。海洋由70%的乙烷、25%的甲烷和5%的溶解氮組成。整個液態海洋大約1公裏厚，環繞著土衛六。1989年6月4 ~ 5日，從地球到土衛六進行了雷達探測，結果顯示土衛六上可能有陸地區域。
“旅行者1”還發現土衛六南北半球的明暗不壹樣:南半球明亮，北半球昏暗。這是什麽造成的？可能是土衛六上的季節不同造成的。旅行者1到訪時，土衛六的北半球剛剛立春。不過也有人認為這可能是土星磁氣圈對土衛六的影響。總之還是不清楚。土衛六的大氣層有很強的光吸收能力，可以吸收掉落在上面的80%左右的太陽光。這些熱量大部分被大氣中的霧粒子和甲烷氣體吸收，也許只有5% ~ 10%的太陽光能到達土衛六表面。
自惠更斯發現土衛六以來，300多年來，關於土衛六的謎團似乎越來越多。其實這並不奇怪，說明我們的認識越來越深了。偉大的波蘭天文學家哥白尼有句名言:“人的天職是勇於探索。”
軌道長半徑(天文距離單位)9.539
軌道長半徑(千萬公裏)1427.0
革命恒星期(日本)10759.5
公轉的會合周期(天)378
軌道偏心率0.056
軌道傾斜度(度)2.5
上行子午線(度)113.3
近日點經度(度)92.3
平均軌道速度(公裏)9.64
赤道半徑(公裏)60330
平整度0.102
質量(地球質量=1) 95.159
密度(克/立方厘米)0.70
赤道重力(地球=1) 1.08
逃逸速度(公裏/秒)35.6
旋轉周期(天)0.426
黃色和紅色的交角(度)26.73
反照率0.57
最大亮度-0.4
衛星數量(已確認)23