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第6章 守卫行星的卫星(1)

金星的卫星

在现在的天文观测上,都认为金星没有自己的天然卫星。但是金星是否真的不存在卫星呢?

法国的天文学家乔·卡西尼曾于1686年8月向世人宣称,他发现了一颗金星的天然卫星。卡西尼对这个新发现的“金卫”进行过多次观察,并且根据观察结果测算出了它的直径是金星直径的1/4。这个比例与月亮同地球的比例相似。如果这仅仅是卡西尼的一面之词,或许还能够以观测失误来解释,但不少人根据卡西尼公布的金卫轨道数据,也观测到了这个卫星,例如1740年(卡西尼已过世28年),英国一个制造望远镜的专家肖特也报告过他见过金卫。1671年蒙太尼也对它进行了多次观测,并留下了不少详细的记录。接着德国数学家拉姆皮特还重新计算了金卫轨道,认为其轨道半长径为40万千米,绕金星的公转周期为11天5小时。直到1764年,还有三个天文学家(2个在丹麦,1个在法国)报告过金卫情况。这么多人都声称观测到了金星卫星的存在,让人无法轻易地否定这颗卫星。

18世纪以后,金星存在卫星已经成为天文学上的共识。可是,从此之后,这颗神秘的金星卫星却消失了,再也没有出现。金星的这颗卫星是否存在呢?

这其中隐藏的秘密值得探究。

观测火星的卫星

1887年8月,美国天文学家霍耳趁着火星冲日的好机会,对火星进行了仔细的观察。终于,他连续发现了两颗火星卫星,并分别命名为福博斯(火卫一)和德莫斯(火卫二)。

火卫一到火星的距离是9400千米,它绕火星旋转的轨道很特别,运动的方向与火星自转和公转的方向一致,都是自西向东的。如果在火星上观看火卫一,就会看到它西升东落的奇观。2008年4月,美国的探测器发回了火卫一表面高清的3D照片,从照片上可以看到它的表面伤痕累累,布满了斑点,就像一颗大土豆。科学家推测,这些“伤痕”可能是由跟火星相撞的陨石产生的大量碎石造成的。

火卫一

火卫一是较早发现的一颗火星天然卫星,它呈土豆状,一日围绕火星运转3圈,与火星之间的平均距离约为9378千米。从现在的观测来看,火星共有两颗卫星,火卫一是其中较大的一颗,也是离火星较近的一颗。火卫一与火星之间的距离也是太阳系中所有的卫星与其主行星的距离中最短的,从火星表面算起,两者相距只有6000千米。

火卫一的环绕运动半径小于同步运行轨道半径,因此它的运行速度非常快,通常每天有两次西升东落的过程。据推断,由于火卫一的运行轨道小于同步运行的轨道,所以潮汐力正不断地使它的轨道越变越小(最近的统计数字表明,它正以每世纪1.8米的速度在减小)。所以,据估计大约5000万年后,火卫一不是撞向火星,便是分解而成为光环。由于火卫一离火星表面太近,所以在火星表面的任何位置,都无法直接在地平线上看到它。

根据推测,火卫一最可能的组成部分是富含碳的岩石,但是由于火卫一的密度非常小,因ETQq1此不可能是由纯岩石组成的。科学家推断它很可能是由岩石与冰的混合物组成的,并且它具有很深的地壳坑。

由苏联发射的一个探测器“火卫一2号”曾经探测到从火卫一逸出一些微弱的气体。但遗憾的是,这个探测器再作进一步探测,探测这些气体的组成成分之时失去了工作能力。科学家只能根据猜测分析这些气体的成分。

火卫二

火卫二是火星的两颗卫星中离火星较远的一颗,它是太阳系中最小的卫星。

火卫二运转在距离火星23459千米的公转轨道上,其直径约为12.6千米。

土星的卫星土星拥有多颗天然卫星,截止到目前人类所发现并且确定的土星卫星数量已经有十多颗。其中被命名的卫星中,11颗是直径在300千米以下的小卫星,6颗是直径为400~1500千米的中型卫星,还有一颗直径为5150千米的大卫星土卫六。这些复杂的卫星构成了太阳系中庞大的卫星系统之一。

土卫一

土卫一是土星8个较大的、形状规则的卫星中距离土星最近的一个,其直径约为392千米,与土星平均距离约为185520千米。土卫一的轨道近似圆形,公转周期为23小时,正好是土卫三公转周期的一半,所以,这两颗卫星总是在土星的同一侧相遇。这种现象叫轨道共振态,尚且无法解释其原因。土卫一的自转和公转同步,所以它总是以同一半球朝向土星。这一点和月球与地球的关系一样。土卫一的平均密度仅为水的1.2倍,其表面有冻冰的特征。根据这些理由,可以认为,土卫一的主要成分是冰。它的表面明亮,布满碗形的深陨石坑。土卫一表面上最引人注目的结构是一个直径130千米的环形山,它位于朝向土星一面的半球中央。山壁高5千米,底深10千米,中央有一座长6千米的山峰。这是太阳系中已发现的、整体最大的陨击结构。

土卫二

土卫二是土星的第三颗大卫星,在美国发射的行星探测器“旅行者”2号对其进行探测以前,人们对它了解甚少,只知道它的轨道。

根据探测器在距离土卫二87140千米观察到的结果表明,土卫二已经经历了5个不同的演化时期。土卫二的直径为500千米,以圆形轨道环绕土星公转,和土星的平均距离为238020千米。平均密度只有水的1.1倍,说明它的成分有一半或更多的是冰。在土星的卫星中,土卫二的密度是最低的。

土卫三

土卫三的主要成分是纯水冰。它直径1060千米,在离土星294660千米的轨道上环绕土星运行。土卫三上有一条长达整个星球周长四分之三,占了整个表面面积5%~10%的大裂缝。据科学家推测,这条大裂缝是卫星内部的水的冻结膨胀造成的。

土卫四

土卫四的直径为1120千米,运行轨道与土星的平均距离为377400千米。

它的公转周期约为66小时,是土卫二公转周期的2倍。土卫四的密度是水的1.4倍,估计由约40%的岩石与60%的冰构成。与其他土星卫星相比,土卫四表面的环形山较少。

土卫五

土卫五的直径为1530千米,在平均距离为527040千米的近圆轨道上绕土星顺行。密度是水的1.3倍,因此,一般认为它主要是由冰构成的。红外光谱也显示其表面主要由霜构成。土卫五表面的反照率较高,但在不同区域有很大差别。同大多数土星的卫星一样,土卫五的自转与公转也是同步的,因而也总是以同一面对着土星。同土卫四一样,土卫五朝轨道运行方向的前半面既亮又多陨石坑,而后半面则较暗,而且上面只有一些亮纹和少量的陨石坑以及一些表面再造的迹象。尽管在土卫五的表面冰多于石,多陨石坑的一面却很像水星和月球上的那些密布陨石坑的高地。在土星系中,表面陨石坑最多的就是土卫五。

土卫六

土卫六直径为5150千米,在距土星1221830千米的公转轨道上运转。它是土星卫星中最大的卫星,曾经一度被认为是太阳系中最大的卫星。

土卫六是土星卫星中最受人关注的卫星,原因是它与地球有太多相似之处。

土卫六是太阳系中唯一具有大气层的卫星,大气中拥有和地球大气一样的氮气,还有其他一些有机气体——甲烷。这些丰富的有机化合物和氮等元素,与地球早期生命形成时的环境相似,因此土卫六被认为对研究地球生命的起源有着重大的意义。同时,土卫六也是另外一个极有可能孕育生命的星球。

土星卫星带来的新猜想

随着科技的发展,人类探测宇宙的能力也越来越强了。目前,已经发现土星共有56颗卫星,卫星拥有数仅次于木星。或许,随着科学家们的探索,这个数字还会发生变化。

土星的第六颗卫星——土卫六,又名“泰坦”,是土星卫星中最大的一颗,也是太阳系内第二大的卫星,比地球的卫星——月球还大。2008年,通过“卡西尼号”飞船的观测,已经确认土卫六的直径是地球的40%左右,达5150千米。观测数据还显示,土卫六的大气以氮气为主,氮的含量约占其大气总量的98%,甲烷仅占1%左右,另外还含有乙烷、乙烯、乙炔和氢。

科学家发现,可能是由于土卫六旋转加速的原因,它的表层由一个固定点向外发生波动。科学家们认为如此巨大的变动,如果卫星内部是固体核心,是不可能发生的,因此,土卫六表层下肯定有液态物质,很可能有水。由于它是太阳系唯一一颗拥有浓厚大气层的卫星,因此被视为是一个时光机器,有助于我们了解地球初期的情况,甚至能揭开地球生物诞生之谜。

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