路易之星（路易之星）

1.土卫三

土卫三（英

语：Tethys）是一颗土星的卫星，由意大利科学家乔凡尼·多美尼科·卡西尼在1684年3月21日所发现的。

信息

【卫星名称】土卫三

【神话人物】忒堤斯

【英文名称】Tethys

【英文别称】Saturn III

【发现者】乔凡尼·多美尼科·卡西尼

【发现日期】1684年3月21日

【卫星所属的行星】土星

命名

天文学家约翰·弗里德里希·威廉·赫歇尔（威廉·赫歇尔的儿子，也是土卫一与土卫二的发现人）后来在《好望角观测结果》中建议这7颗卫星应该以泰坦神族来命名，后来这项建议被正式采用。

地形地貌

土卫三由冰所构成，类似土卫五与土卫四。它的密度为0.97 g/cm³，表示土卫三几乎都是由水冰所组成的。土卫三的表片受到天体严重的撞击，并拥有许多冰裂缝。它是太阳系反射率最高的天体之一，反射率达到1.229。这样高的反射率是因为土星昏暗的E环物质所导致的，它的物质也包括土卫二所喷发出的水冰。

在土卫三拥有2种不同的地形，其中一种是由许多坑洞所构成的，而另一种地形则是黑暗的火山带所组成的。这样的火山口意味着土卫三曾经拥有内部的地质活动

地形

土卫三的西半球主要是巨大坑洞奥德赛（Odysseus），它的直径为400公里，接近2/5个土卫三的大小。这个坑洞非常平坦，就像木卫四的坑洞，没有月球与水星常见高耸的环状山与中央隆起。这非常可能是因为天体撞击在土卫三柔软的表面所造成的地质现象。

土卫三的第2个主要特征是巨大的伊萨卡峡谷（Ithaca Chasma），它宽100公里，深3至5公里。它延伸了2,000公里长，大约是土卫三圆周长的3/4。伊萨卡峡谷的形成被认为是因为在土卫三内部液体凝固时，导致体积膨胀，土卫三的表面因此裂开。地表下的海洋可能使得土卫三与土卫四在在早期形成2：3的轨道共振，也导致内部的潮汐加热与轨道偏心率。这个海洋后来在土卫三脱离这种共振关系之后完全结冻。在土卫三完全固化前所形成的坑洞很可能全部被后来的地质活动所消除。天文学家也提出另一种理论来解释伊萨卡峡谷的形成：在奥德赛坑洞形成时受到的巨大撞击，形成冲击波传遍土卫三，导致土卫三另外一面的表面破裂，形成伊萨卡峡谷。土卫三的表面温度为摄氏-187度。

物理特征

轨道特征

【轨道资料】

【轨道半长轴】294 6

轨道

【轨道离心率】0.000 1

【轨道周期】 1.887 802 d

【轨道倾角】 1.12° （相对土星的赤道）

【共轨】

土卫三与土卫十三及土卫十四使用同一个轨道，并分别位在土卫三前后60度的拉格朗日点上（L4与L5）。

探测任务

卡西尼号在2005年9月23日以1,500公里的距离飞越土卫三。虽然卡西尼号在延伸任务中仍然会继续研究土卫三，不过并没有计划更接近的飞越探测。

2.土卫四

土卫四是

路易之星

基本信息

【卫星名称】土卫四

【神话人物】泰坦狄俄涅

【英文名称】Dione

【发现者】乔凡尼·多美尼科·卡西尼

【发现日期】1684年3月21日

【卫星所在的行星】土星

命名

1847年约翰·弗里德里希·威廉·赫歇尔建议使用希腊神话中泰坦的名字来命名土星的卫星，因此土卫四获得了狄俄涅这个名称。（在希腊神话中克洛诺斯是泰坦之一，而希腊神话中的克洛诺斯相当于罗马神话中的萨坦，按照国际天文协会土星是以萨坦命名的，因此土星的卫星是按照希腊神话中他的兄弟姐妹命名的。）

地形地貌

土卫四的平均直径为1118千米。土卫四主要由冰组成，不过它是土星卫星中密度第三高的（1.5克/立方厘米，土卫二和土卫六居第一和第二位），因此它的内部必须含有相当多的硅酸盐岩石。土卫四的反照率为0.55，与土卫三和土卫二相比它比较暗。土卫四的表面温度为-187°。它的自转周期与公转周期一样长，也是65小时41分钟，因此它与地球的卫星一样是同步自转。它的自转轴与公转轴之间的交角为0.006°。

土卫四比土卫五小一些，但与土卫五非常类似。它们的组成、反光率和地形均很类似，两颗卫星均具有非常不同的前面和反面（前面指的是在公转中朝着飞行方向的一面，反面指的是在公转中背着飞行方向的一面）。土卫四的正面有比较多的撞击坑，而且比较亮，而它的反面则完全不同，这一面比较暗，明亮的、细小的条纹遮盖了上面的撞击坑。这说明这些条纹是比较新的。这些条纹估计是冰的悬崖。在土卫四上被发现的地质形态有：峡谷、线条、撞击坑。

【

◆冰悬崖◆】

在卡西尼-惠更斯号探测器2004年12月13日飞越土卫四之前这颗卫星上亮的线条状的结构的来源不清楚，原因之一是唯一到那时为止唯一拍摄到这个结构的照片是从很远的地方拍的。当时唯一可知的是这个结构的组成的反光率非常高，而且非常薄，因为透过它可以看到下面的结构。当时的推测是土卫四刚刚形成后地质活跃，冰火山改造了大部分表面。这些线条是沿着裂缝的爆发后冰雪重新落到土卫四表面形成的。后来这些地质活动停止后前面由于不断受到陨星的撞击这些线条被磨灭了。

但卡西尼号最新的照片证明这个推测不正确。这些线条根本就不是堆积的冰雪，而是由地震作用造成的明亮的冰悬崖。土卫四的背面上显示着巨大的破裂。

2005年10月11日卡西尼号飞越土卫四时离土卫四只有500千米并拍摄了这些悬崖的清晰照片，这些照片显示这些悬崖有些达数百米高。

【◆撞击坑◆】

土卫四表面有多种地形，其中包括含有很多撞击坑的地形、含有中等撞击坑数目的平原、含有少数撞击坑的平原和地壳破裂的区域。含有很多撞击坑的地区有许多大到直径100千米的撞击坑。平原地区的撞击坑的直径一般小于30千米。不过也有有很多撞击坑的平原。大多数含有很多撞击坑的地区位于土卫四的反面，而在它的前面也有含有少量撞击坑的平原。这个现象与许多科学家预言的正好相反。尤金·苏梅克和其他人曾提出一个理论认为自传与公转同步的卫星的前面的撞击坑数量应该比较多，反面比较少。这说明土卫四被撞击时它的正面和反面正好反过来。由于土卫四比较小，在受到比较大的撞击（撞击坑大于35千米）时它会被转动。由于土卫四表面有许多大于35千米的撞击坑，因此它在早期撞击率比较高时可能不断被转动。今天遗留下来的撞击坑和比较亮的正面说明它现在的正面已经有数十亿年是正面了。

土卫四的撞击坑与木卫四的类似，而不像月球和水星上的撞击坑，它的边缘不那么明显。这可能是因为随着时间比较弱的冰衰落了。不过土卫四上的撞击坑中有些还有中央山，而不像木卫四那样完全没有中央山了，这说明土卫四上的冰不像木卫四那样脆弱。

轨道特性

【半长轴】377,400 千米

【离心率】0.0022

【轨道周期】65小时 41分钟 05秒

【倾度】0.02°

土卫四环绕土星的距离是377,420千米，其环绕周期为65小时41分钟。土卫四轨道的偏心率为0.0022，相对于土星的赤道它的轨道的倾角为0.02°。土卫十二与土卫四位于同一轨道上，土卫十二位于土卫四的拉格朗日点L4上，在土卫四前方60°的位置。

物理特征

【平均直径】1118 千米

【表面区域】km2

【质量】1.096×1021 kg

【平均密度】1.50 g/cm3

【赤道上方重力】0.022 m/s2

【自转周期】(同步)

【轴倾斜】0.006°

【反照率】0.55

【表面温度】最小和平均最高为-186 °C K

观测事项

土卫四的视星等为10.4等，从地球上看出去是土星最亮的卫星，不过要观察土卫四需要一台物镜大于10厘米的望远镜。

3.土卫五

土

路易之星

名称由来

土卫五的英语名字利亚（Rhea）乃源自希腊神话中十二泰坦巨神之一瑞亚（众神之母

）。

天文学家约翰·弗里德里希·威廉·赫歇尔（威廉·赫歇尔的儿子，也是土卫一与土卫二的发现人）后来在《好望角观测结果》（

Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope

）中建议这7颗卫星应该以泰坦神族来命名，后来这项建议被正式采用。

地形结构

土卫五由冰所构成，密度约为1.233 g/cm。这样低的密度显示它是由25%的岩石（密度3.250 g/cm）与75%的水冰（密度1.000 g/cm）所组成的。虽然土卫五是太阳系第9大卫星，不过它的质量只能排在第10位。早期天文学家估计它拥有岩石的核心。然而卡西尼号近距离探测的结果显示它的轴转动惯量系数为 0.4 kg;，这样的数据表明土卫五的内部几乎都是一样的物质，因为岩质核心的存在会使质量惯性矩落在3.4左右。土卫五的三维模型也与流体静力平衡。

土卫五的特征有些类似土卫四，这显示它们可能有类似组成与历史。土卫五受到日照地区的温度为凯式99度（摄氏174度），而阴影地区的温度则介于摄氏200度与摄氏220度之间。

土卫五的表面有明显的坑洞与明亮的细微特征。它的表面根据坑洞密度可以被分成2个不同的地理区域，第一个地区包括直径在40公理以上的坑洞，而第二个地区则相反，并位在极区与赤道地区。这也显示在土卫五形成的过程中曾经发生大规模的重组事件。

主要的半球受到严重的撞击，并且非常明亮。就像木卫四上的坑洞一样，土卫五的坑洞缺乏在月球与水星上可以观测到的明显特征。在另一个半球上可以见到明亮的网络出现在黑色的地表上，少数坑洞也可以被辨识出来。这些明亮的区域曾被认为是在土卫五早期从冰火山所喷发出来的物质。不过最近对于土卫四的观测显示，散布地表的明亮条纹其实是冰构成的悬崖，于是天文学家推测土卫五上的条纹也是由冰组成的悬崖。

卡西尼号在2006年1月17日近距离飞越土卫五，并拍设一系列高分辨率的照片。虽然科学分析仍然在进行中，不过这些照片显示土卫五表面的条纹类似土卫四的条纹结构，其实是冰悬崖。

环系统

美国国家航空航天局在2008年3月6日宣布土卫五可能拥有一个稀薄的环带，这也是人类首次在卫星发现环带系统。这个环带系统的存在是因为卡西尼号发

岩石表面

探测任务

卡西尼号在近距离内拍摄一些土卫五的照片，其中最接近的一张是在2005年11月26日所摄的，距离仅500公里。另外一次近距离飞越则是在2007年8月30日，距离为5,750公里。而在卡西尼延伸任务中则计划在2010年3月2日从100公里的距离掠过土卫五。美国宇航局“卡西尼”号在接近土星土卫五时，探测器上的一台带有灵敏红外波段（930毫微米）滤色镜的窄角照相机利用可见光拍摄到土卫五南极地区，拍摄时土卫五与“卡西尼”号之间的距离约为23．9万千米，太阳、土卫五与“卡西尼”号之间的角度为56°，分辨率约为1千米每线。

与土卫五表面其余部分一样，其南极地区在几百万年里布满大量陨石坑，在这些详细照片上可以看出，在较巨大的陨石坑上布满有“麻子”般的小坑。在所示照片左边，可以看到更令人感兴趣的沟槽，照片右上部最清晰的陨石坑具有椭圆形状，它的大小为115×91千米。

“卡西尼－惠更斯”号飞行是美国宇航局与欧洲航天局和意大利航天局的合作计划，“卡西尼”号探测器的控制委托美国加州帕萨迪纳美国宇航局喷气推进实验室负责。

轨道资料

轨道半长轴： 527 108 km

轨道离心率： 0.001 258 3

轨道周期： 4.518 212 d

轨道倾角： 0.345° （与土星的赤道相比）

卫星所属星球：土星

物理特征

大小： 1535.2 × 1525 × 1526.4 km

平均半径： 764.30 ± 1.10 km

表面积： 7 337 000 km

质量： (2.306 518 ± 0.000 353)×1021 kg (~3.9×10-4倍地球质量)

平均密度： 1.233 3 ± 0.005 3 g/cm

赤道表面重力： 0.264 m/

宇宙速度： 0.635 km/s

自转周期： 4.518 212 d(同步)

轴倾斜： zero

反照率： 0.949 ± 0.003

星等： 10

日食现象

美国国家宇航局（NASA）公布了一段“卡西尼”号土星探测器拍摄到的土卫五的珍贵视频图像。之所以说它珍贵，是因为这段总共15秒长的视频记录下了土卫五上发生日食的全过程。这次公布的视频总共由17幅图像组成，拍摄于2008年8月19日。当时土卫五正在逐渐进入土星的阴影区域。从视频中可以清楚地看到，土星在土卫五上投下的阴影的边缘非常模糊，这一点与月球在地球上投下的阴影存在很明显的差异。专家们指出，之所以会出现这种差异，主要是因为土星是一颗气态行星，其外部边界本身就不是非常清晰，这导致其产生的阴影也不会非常清楚。

据NASA介绍，“卡西尼”号在拍摄这段视频时距离土卫五约有45万公里，图像的分辨率为2.7公里。

4.土卫八

土卫八(伊阿珀托斯，Ia

土卫八

发现

1671年10月，乔凡尼·多美尼科·卡西尼在土星的西侧发现了土卫八。1672年初卡西尼又试图从土星东侧观测这颗卫星，但是没有成功。其后这种情况又再次出现：卡西尼分别于1672年12月和1673年2月又观测到了土卫八——均是隔了两周之后于土星西侧观测到的；但是在这两周的间隔中间期内，他却仍然无法在土星的东侧观测到这颗卫星。最终于1705年，卡西尼使用改进后的望远镜在土星东侧观测到了土卫八，发现此时这颗卫星的视星等降低了两等。卡西尼对此做出了正确的推断：即土卫八拥有一个较亮的半球面和一个较暗的半球面，同时这颗卫星处于潮汐锁定状态，总是保持着同一面面向土星，所以从地球上观测，在土星西侧观测到的总是土卫八较亮的一面，而在另一侧观测到的总是较暗的一面。后来土卫八的较暗半球即被命名为“卡西尼区”。

命名

土卫八（伊阿珀托斯）以希腊神话中的泰坦巨人伊阿珀托斯命名。

土卫八连同其他三颗土星卫星（分别为：土卫三、土卫四和土卫五）被其发现者卡西尼命名为“路易之星”（Sidera Lodoicea），以纪念当时的法国国王路易十四。不过天文学家仍然遵循习惯将其命名为土卫五；1789年又发现了土卫一和土卫二，土星卫星家族随之扩大，伊阿珀托斯也易名为土卫七，在1848年海伯利安被发现之后又改名为土卫八。

而土卫八的另外一个仍见使用的名称Japetus则是由约翰·赫歇尔于其1847年出版的《在好望角天文观测的结果》中提出。在该书中，赫歇尔提议土星的卫星均以泰坦巨人、克洛诺斯的兄弟姐妹的名字命名，因为克洛诺斯即相当于罗马神话中的农神萨图尔努斯——土星即以他的名字命名。其形容词格为Iapetian或Japetian。

土卫八上的地质特征均以法国史诗《罗兰之歌》中的人物和地点命名（如查理曼陨石坑和土卫八的明亮地区——隆塞斯瓦列斯区）。唯一的例外是该卫星的阴暗区域——卡西尼区，是以该地区的发现者乔凡尼·卡西尼之名命名的。

物理特性

土卫八的密度较低，这表明其可能是由冰和少量（约20%）的岩石成分构成。

不同于大部分的卫星，土卫八的整体外形并非球形或椭球形，它的赤道部分凸出，而两极地区凹陷；同时其赤道地区独特的山脊高度惊人，甚至在远处观测都能发现这种地形改变了这颗卫星的形状。这些特征使得土卫八看起来更像核桃形的。

土卫八曾经遭受过猛烈的陨石轰击，卡西尼号在其暗面发现了数个大规模的陨石坑，其中至少有5个直径超过了350公里。土卫八最大的陨石坑是特吉斯陨石坑（Turgis），直径达580公里，它的坑缘十分陡峭，其中的部分山崖高达15公里。

【明暗区】

17世纪时，卡西尼发现他只能在土星的西侧观测到土卫八，而从来无法在东侧观测到这颗卫星。他准确的推断出土卫八是围绕土星公转的同步自转卫星，同时它的一面要比另一面暗得多。后来这个推断被更大型的望远镜所证实。

土卫八两个半球亮度的差别是巨大的。其同轨道方向的一面较暗（反照率为0.3-0.5），略带红棕色；另一面的大部分则较为明亮（反照率为0.5-0.6，接近土卫二）。所以逆轨道方向一面的星等达到了10.2等；而同轨道方向一面的星等大约为11.9等——超出了17世纪最好的望远镜的可辨别范围。土卫八的这种明暗表面类似于道教中的太极图以及网球的表面。其暗面被命名为卡西尼区，明面被命名为隆塞斯瓦列斯区。构成暗面的最初表面物质被认为可能来自于土卫八之外，而如今其表面物质则是由较温暖地区冰升华之后残留的粗屑构成，其中包含着类似于在原始陨石和彗星表面所发现的有机物。从地球上进行的观测表明土卫八上含有较丰富的碳元素，其间可能存在如氰化氢聚合物之类的氰基化合物。

2007年9月10日，卡西尼号从距离1640公里处飞掠过土卫八，发现该卫星的明暗两面都遭受了猛烈的轰击。它还发现构成卡西尼区和隆塞斯瓦列斯区之间过渡区域的分散的明暗色块面积很小，甚至小于卡西尼号所拍照片的最高的30米分辨率。土卫八上的低洼地形都为暗色物质所填充，陨石坑的隆起坑坡上则覆盖着亮色物质。从卡西尼号的雷达成像图和很小的流星即能在覆盖层之下的冰层中形成撞击坑的状况推断，这层覆盖物质很薄，在某些地区只有数十厘米厚。

美国航空航天局的科学家们相信暗色物质是土卫八表面冰体升华之后残留下来的粗屑，并由于暴露在阳光中而进一步变黑。土卫八的自转周期长达79个地球日（等同于其公转周期，是土星卫星系统中自转周期最长的），因此它可能拥有土星卫星系统中最高的向日面温度和最低的背日面温度；在阴暗的卡西尼区的近赤道地区，暗色物质的吸热作用将会造成其日间温度达到128开尔文度，而明亮的隆塞斯瓦列斯区的平均温度则为113开尔文度。温度的差别意味着卡西尼区的冰体更容易升华，并最终在隆塞斯瓦列斯区重新凝结，特别是在温度最低的极地地区。从地质时间尺度上考虑，这种作用将会进一步使卡西尼区变暗，使隆塞斯瓦列斯区和极地地区更亮。卡西尼区暴露的冰体的逐渐损耗推动了一个热量正反馈过程的形成，最终导致明暗面反照率的更大反差。据估计，在当前的温度条件以及不考虑冰体从暗面转移至明面的情况下，卡西尼区在1000万年内将会有20米厚的冰层升华殆尽，而隆塞斯瓦列斯区在同一时间内则只损失了10米的冰层。这种模式解释了土卫八上明暗区域的分布、缺乏灰色区域和卡西尼区覆盖的暗色物质较薄的情况。

但是启动这一热反馈模式的前提是之前土卫八表面必须存在明暗的差别。人们推测最初的暗色物质可能是流星轰击在逆行轨道上运行的外层小卫星所扬起的、并被土卫八的同轨道方向一面吸附的碎屑。这个模式的核心理论建立已有30多年，而在卡西尼号9月的飞掠之后尤为人所重视。

随着轨道的衰变，由于微流星体的轰击或陨石撞击而脱离卫星表面形成的细小碎屑螺旋进入内层轨道。这期间，由于暴露于阳光之下，这些碎屑开始变暗。当这些碎屑通过土卫八的轨道时，就有可能被土卫八的同轨道方向一面吸附。这层覆盖于土卫八表明的吸附物便造成了反照率的改变，继而造成温度的改变，而温度的差别又随着也已启动的热反馈过程而加剧。

这些碎屑的最大供体是土卫九，它是最大的外层卫星。尽管土卫九的物质构成更接近于土卫八的明面而非暗面，但是来自土卫九的碎屑也只是用来制造最初阶段的反照率差别，并且这些碎屑很可能已经被其后的升华残留物所掩盖。

【整体外形】

土卫八的三轴长度为747.1×749×712.6公里，平均半径为736±2公里。但是由于土卫八的整体表面还未经过高分辨率成像，所以即是是在公里级别上以上数据仍然存在误差。而所观测到的土卫八的扁率数据所对应的自转周期应该为10小时，而非其实际自转周期79天。可能的解释是在土卫八形成的初期，其就形成了一个厚实的外壳，从而将整个星体形状固定住了。之后由于引力潮汐作用，土卫八的自转周期逐渐加长，直至最终形成潮汐锁定状态。

【

】

土卫八的另一个神秘之处是其位于卡西尼区中心的赤道脊，长度约1300公里，宽度为20公里，高度达13公里。人们在卡西尼号于2004年12月31日拍摄的照片中发现了这一地形。该赤道脊的一部分甚至高出周围平原地形达20公里。赤道脊由多种复杂地形构成，包括独立的山峰、长度超过200公里的悬崖和由三段距离很近的平行山脊构成的地形单元。在明亮的隆塞斯瓦列斯区则不存在赤道脊，取而代之的则是赤道地区一系列高度达10公里的独立山峰。赤道脊地形遭受过猛烈的轰击，这证明其地质年代已经十分久远。这种近赤道的突出地形使得土卫八的外形呈核桃状。

温度

暗面赤道地区的表面温度达到了130开尔文度，这种高温部分是由土卫八的长自转周期造成的。明面吸收的阳光较少，所以温度只达到了100开尔文度。

轨道

土卫八的轨道

轨道

由于距离遥远，且轨道倾角大，所以土卫八是唯一一颗可以清楚看到土星环的大卫星；而其他内侧大卫星则正对着土星环的边缘，因此很难观测到这一构造。从土卫八上观测，土星的视角达到了1°56' （是地球上观测到的月球视角的4倍）。

探测

卡西尼号曾多次从中距离对土卫八进行观测并拍照。但是由于其轨道的缘故，很难进行近距离观测。2007年9月10日，卡西尼号曾在距其1227公里之外进行了一次近距离飞掠。

目前还没有其他任何探测计划。

阴阳脸原因

美国航空航天局(NASA)的科学家近日（2009年10月8日新闻）发现土星周围存在一个“隐形”的巨大光环(如图)，这个光环可以容纳10亿个地球。

【

光环能容10亿个地球】

NASA喷气推进实验室称，该光环平面与土星主光环面成27度倾角，该光环内侧距离土星约595万公里，宽度约1190万公里。它的直径相当于300

光环

“这是一个超级光环。”弗吉尼亚大学航天学家安尼·沃比瑟说，光环由冰和尘埃微粒组成，它们之间的距离如此之大，“即使你站在光环上也看不清楚。”另外，土星照射到的太阳光线很少，光环反射出的可见光更少，令它难以被发现。

组成光环的尘埃温度很低，仅有零下193℃，但却散发出热辐射。NASA斯皮策太空望远镜正是捕捉到这些热辐射，才发现了这个巨大的光环。

【有助揭开土卫八之谜】

据报道，土星卫星“菲比”的轨道穿越该光环。科学家们认为，光环内的冰和尘埃来自于菲比与彗星的碰撞。

光环的发现可能有助于解释关于土星另一卫星土卫八的一个古老而神秘的问题。天文学家卡西尼1671年首次发现土卫八，称这个星球一面黑一面白，就像太极符号一样。新发现的光环旋转轨道与土卫八相反。科学家们推测，光环内的尘埃飞溅到土卫八表面上，形成了黑色区域。

“长久以来，航天学者一直认为菲比与土卫八表面之上的黑色物质之间存在某种联系，新发现的光环为此提供了令人信服的证据。”新光环的发现者之一、马里兰大学专家道格拉斯·汉密尔顿说。