土(tu)(tu)(tu)衛(wei)(wei)二(Enceladus)是(shi)土(tu)(tu)(tu)星的(de)第六(liu)(liu)大(da)衛(wei)(wei)星, 于(yu)1789年被威廉·赫歇爾所(suo)發現(xian)。 在旅(lv)行(xing)者(zhe)號(hao)于(yu)1980年代探(tan)測(ce)土(tu)(tu)(tu)星之(zhi)前(qian),人們只(zhi)知道(dao)土(tu)(tu)(tu)衛(wei)(wei)二是(shi)一(yi)個被冰覆蓋的(de)衛(wei)(wei)星。旅(lv)行(xing)者(zhe)號(hao)顯示土(tu)(tu)(tu)衛(wei)(wei)二直徑約為500公里(相當于(yu)土(tu)(tu)(tu)星大(da)的(de)衛(wei)(wei)星土(tu)(tu)(tu)衛(wei)(wei)六(liu)(liu)直徑的(de)十分之(zhi)一(yi)),而且(qie)其表(biao)面(mian)幾乎能(neng)反射百分之(zhi)百的(de)陽光。旅(lv)行(xing)者(zhe)1號(hao)發現(xian)土(tu)(tu)(tu)衛(wei)(wei)二的(de)軌道(dao)位于(yu)土(tu)(tu)(tu)星E環稠密的(de)部分,表(biao)明兩(liang)者(zhe)之(zhi)間可能(neng)存在某種(zhong)聯系;而旅(lv)行(xing)者(zhe)2號(hao)則發現(xian):盡(jin)管該衛(wei)(wei)星體積不大(da),但是(shi)在其表(biao)面(mian)既存在古老的(de)撞擊坑構造,又存在較(jiao)為年輕(qing)的(de)、地(di)(di)質活動所(suo)造成的(de)扭曲地(di)(di)形構造——其中一(yi)些地(di)(di)區的(de)地(di)(di)質年代甚至只(zhi)有1億年。
為(wei)(wei)了探索土(tu)衛(wei)(wei)二(er),美國宇航局于二(er)十世(shi)紀末發射(she)卡(ka)西尼號(hao)太空船,并(bing)于二(er)十一(yi)(yi)世(shi)紀初抵(di)達土(tu)星(xing)附近,為(wei)(wei)科(ke)學(xue)(xue)研(yan)究(jiu)(jiu)提供(gong)了大量的(de)(de)(de)數(shu)據。探究(jiu)(jiu)表明(ming),土(tu)衛(wei)(wei)二(er)是外(wai)太陽(yang)系中(zhong)迄(qi)今為(wei)(wei)止觀測到(dao)存在地質(zhi)噴(pen)發活(huo)動的(de)(de)(de)三個星(xing)體(ti)之(zhi)一(yi)(yi)(另外(wai)兩(liang)個分別是木衛(wei)(wei)一(yi)(yi)和海衛(wei)(wei)一(yi)(yi))。分析認(ren)為(wei)(wei)噴(pen)射(she)的(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)是星(xing)體(ti)表面以下的(de)(de)(de)液態水(shui);同時(shi),在噴(pen)射(she)的(de)(de)(de)羽狀物(wu)中(zhong)亦(yi)發現(xian)了奇特的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)成分,因此土(tu)衛(wei)(wei)二(er)也被認(ren)為(wei)(wei)是天體(ti)生物(wu)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)重要研(yan)究(jiu)(jiu)對象(xiang)。 2015年3月(yue),東京大學(xue)(xue)、日本海洋研(yan)究(jiu)(jiu)開發機構等(deng)與歐美的(de)(de)(de)國際團隊(dui)一(yi)(yi)道,在土(tu)衛(wei)(wei)二(er)上發現(xian)存在熱水(shui)的(de)(de)(de)環境(jing)。這是人類首次在太陽(yang)系中(zhong)發現(xian)存在于地球之(zhi)外(wai)的(de)(de)(de)可供(gong)生命存在的(de)(de)(de)環境(jing)。
2017年(nian)4月14日,北京時(shi)間(jian)凌(ling)晨(chen)2點,美國(guo)(guo)國(guo)(guo)家航(hang)空航(hang)天局(ju)(NASA)在(zai)華(hua)盛(sheng)頓總部的(de)詹姆(mu)斯(si)·韋伯禮(li)堂召開(kai)新聞發(fa)布(bu)會(hui),宣布(bu)土衛二上具(ju)備生(sheng)命所需(xu)的(de)所有(you)元(yuan)素(su),而情況相似的(de)木衛二同樣有(you)潛力。
探索歷史
1789年(nian)8月28日,威廉·赫歇爾(er)在(zai)第(di)一(yi)次使用他的(de)(de)1.2米(mi)望(wang)遠(yuan)鏡(當(dang)時(shi)世(shi)界上直(zhi)徑大的(de)(de)望(wang)遠(yuan)鏡)時(shi)發現(xian)了土(tu)(tu)(tu)(tu)衛(wei)(wei)二(er)其實在(zai)1787年(nian),赫歇爾(er)就已經(jing)通過他的(de)(de)16.5厘米(mi)望(wang)遠(yuan)鏡觀(guan)測(ce)(ce)到(dao)這顆(ke)衛(wei)(wei)星(xing)(xing),只是(shi)當(dang)時(shi)未(wei)得到(dao)確認。由于(yu)土(tu)(tu)(tu)(tu)衛(wei)(wei)二(er)糟糕的(de)(de)視星(xing)(xing)等(deng)(高達11.7等(deng)),同時(shi)它又靠近明(ming)亮得多(duo)的(de)(de)土(tu)(tu)(tu)(tu)星(xing)(xing)及(ji)其光(guang)環(huan),從地球上很(hen)難(nan)觀(guan)測(ce)(ce)到(dao)這顆(ke)衛(wei)(wei)星(xing)(xing),只有(you)通過透鏡直(zhi)徑達15-30厘米(mi)的(de)(de)望(wang)遠(yuan)鏡才(cai)能觀(guan)測(ce)(ce)到(dao),這還取決(jue)于(yu)當(dang)時(shi)當(dang)地的(de)(de)大氣狀(zhuang)況(kuang)和光(guang)污染程(cheng)度。作為太(tai)空時(shi)代(dai)之前(qian)發現(xian)的(de)(de)眾多(duo)土(tu)(tu)(tu)(tu)星(xing)(xing)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)之一(yi),土(tu)(tu)(tu)(tu)衛(wei)(wei)二(er)的(de)(de)最佳(jia)(jia)觀(guan)測(ce)(ce)時(shi)間(jian)是(shi)在(zai)環(huan)面穿越時(shi)期,此(ci)時(shi)土(tu)(tu)(tu)(tu)星(xing)(xing)環(huan)垂直(zhi)于(yu)地球運行點的(de)(de)切線(xian)在(zai)地球上只能觀(guan)測(ce)(ce)到(dao)一(yi)條細線(xian),土(tu)(tu)(tu)(tu)星(xing)(xing)環(huan)的(de)(de)亮度大為降低(di),故為觀(guan)測(ce)(ce)土(tu)(tu)(tu)(tu)衛(wei)(wei)二(er)的(de)(de)最佳(jia)(jia)時(shi)機(ji)。
直(zhi)到旅行者號計劃(hua)實施后,對土衛二的(de)觀(guan)測才(cai)得到顯著改(gai)善(shan),而之前科學家所掌握(wo)的(de)資料僅僅包(bao)括了該衛星的(de)軌道特征及(ji)對其質量、密度和反照率(lv)的(de)約略估計。
兩(liang)艘旅(lv)(lv)(lv)行者(zhe)(zhe)飛(fei)(fei)船獲(huo)得(de)(de)(de)了(le)(le)(le)第一(yi)組土衛(wei)二(er)(er)(er)的(de)(de)(de)特(te)寫鏡頭,其(qi)中旅(lv)(lv)(lv)行者(zhe)(zhe)1號(hao)是(shi)第一(yi)艘與土衛(wei)二(er)(er)(er)擦肩而過(guo)(guo)的(de)(de)(de)人(ren)造飛(fei)(fei)行器它于(yu)(yu)1980年(nian)11月11日在(zai)距(ju)(ju)土衛(wei)二(er)(er)(er)20萬2千(qian)公里處掠(lve)過(guo)(guo)。 盡(jin)管在(zai)這(zhe)個距(ju)(ju)離上(shang)獲(huo)得(de)(de)(de)的(de)(de)(de)影像資(zi)料分辨率較低(di),但是(shi)仍然顯(xian)示土衛(wei)二(er)(er)(er)擁有一(yi)個高反照(zhao)率并缺乏(fa)撞(zhuang)擊(ji)坑的(de)(de)(de)地(di)(di)表(biao),這(zhe)表(biao)明(ming)(ming)該(gai)衛(wei)星(xing)(xing)地(di)(di)表(biao)的(de)(de)(de)地(di)(di)質(zhi)(zhi)年(nian)齡較低(di)。旅(lv)(lv)(lv)行者(zhe)(zhe)1號(hao)亦(yi)證實土衛(wei)二(er)(er)(er)的(de)(de)(de)運行軌道恰好(hao)位于(yu)(yu)土星(xing)(xing)E環(huan)的(de)(de)(de)稠密處;結合土衛(wei)二(er)(er)(er)的(de)(de)(de)年(nian)輕(qing)地(di)(di)表(biao)分析,參與旅(lv)(lv)(lv)行者(zhe)(zhe)飛(fei)(fei)船計劃(hua)的(de)(de)(de)科學家認為(wei)E環(huan)由土衛(wei)二(er)(er)(er)地(di)(di)表(biao)所噴射(she)出的(de)(de)(de)顆(ke)粒組成的(de)(de)(de)。旅(lv)(lv)(lv)行者(zhe)(zhe)2號(hao)于(yu)(yu)1981年(nian)8月26日在(zai)距(ju)(ju)土衛(wei)二(er)(er)(er)8萬7010公里處飛(fei)(fei)掠(lve)而過(guo)(guo),從而獲(huo)得(de)(de)(de)了(le)(le)(le)關于(yu)(yu)這(zhe)顆(ke)衛(wei)星(xing)(xing)更為(wei)清晰(xi)的(de)(de)(de)影像資(zi)料,這(zhe)些資(zi)料展示了(le)(le)(le)這(zhe)顆(ke)衛(wei)星(xing)(xing)年(nian)輕(qing)地(di)(di)表(biao)的(de)(de)(de)諸(zhu)多(duo)特(te)征,也表(biao)明(ming)(ming)在(zai)這(zhe)顆(ke)衛(wei)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)不同地(di)(di)區,其(qi)地(di)(di)質(zhi)(zhi)年(nian)齡存在(zai)極大不同。在(zai)該(gai)衛(wei)星(xing)(xing)北半球中、高緯度地(di)(di)區,存在(zai)著大量的(de)(de)(de)撞(zhuang)擊(ji)坑,而在(zai)靠近赤道的(de)(de)(de)地(di)(di)區,撞(zhuang)擊(ji)坑的(de)(de)(de)分布則相(xiang)對較少。這(zhe)種(zhong)多(duo)樣性(xing)的(de)(de)(de)地(di)(di)貌(mao)(mao)特(te)征與地(di)(di)質(zhi)(zhi)年(nian)齡古老、撞(zhuang)擊(ji)坑眾多(duo)的(de)(de)(de)土衛(wei)一(yi)(該(gai)衛(wei)星(xing)(xing)較土衛(wei)二(er)(er)(er)稍小(xiao))形成了(le)(le)(le)鮮明(ming)(ming)對比。這(zhe)種(zhong)年(nian)輕(qing)地(di)(di)貌(mao)(mao)的(de)(de)(de)發(fa)現在(zai)科學界引起了(le)(le)(le)很大轟動(dong)——當時還沒有任何(he)理論可以解釋(shi)為(wei)何(he)一(yi)顆(ke)體(ti)積如(ru)此(ci)之小(xiao)的(de)(de)(de)天體(ti)(相(xiang)較于(yu)(yu)暴烈的(de)(de)(de)木衛(wei)一(yi),它已(yi)經處于(yu)(yu)冷卻狀態)依(yi)然存在(zai)著地(di)(di)質(zhi)(zhi)活動(dong)。不過(guo)(guo),旅(lv)(lv)(lv)行者(zhe)(zhe)2號(hao)的(de)(de)(de)觀測數據并不能證明(ming)(ming)土衛(wei)二(er)(er)(er)現階段是(shi)否仍存在(zai)地(di)(di)質(zhi)(zhi)活動(dong),也無法確認該(gai)衛(wei)星(xing)(xing)是(shi)否就是(shi)E環(huan)物質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)來源(yuan)地(di)(di)。
這些(xie)謎團(tuan)直到2004年7月1日(ri)卡(ka)(ka)(ka)(ka)(ka)西(xi)尼(ni)(ni)(ni)號(hao)太(tai)空船進入(ru)環(huan)土星軌道(dao)后才得(de)(de)以解決。在旅行(xing)者2號(hao)觀(guan)測結果的(de)(de)基礎上(shang)土衛(wei)二(er)(er)成(cheng)(cheng)為了卡(ka)(ka)(ka)(ka)(ka)西(xi)尼(ni)(ni)(ni)號(hao)飛(fei)船計(ji)(ji)(ji)劃(hua)的(de)(de)一個優先觀(guan)測目(mu)標。卡(ka)(ka)(ka)(ka)(ka)西(xi)尼(ni)(ni)(ni)號(hao)在1500公(gong)(gong)里(li)范圍內數次(ci)有(you)目(mu)的(de)(de)性(xing)的(de)(de)飛(fei)掠(lve),及在10萬公(gong)(gong)里(li)范圍內眾多非(fei)目(mu)的(de)(de)性(xing)的(de)(de)飛(fei)掠(lve)提(ti)供了大量(liang)的(de)(de)觀(guan)測資料。迄今為止,卡(ka)(ka)(ka)(ka)(ka)西(xi)尼(ni)(ni)(ni)號(hao)共進行(xing)了4次(ci)近(jin)距(ju)(ju)離的(de)(de)飛(fei)掠(lve),獲得(de)(de)了眾多關于(yu)土衛(wei)二(er)(er)表面的(de)(de)意義重(zhong)大的(de)(de)信息,并發(fa)(fa)現(xian)了衛(wei)星南(nan)極地區(qu)發(fa)(fa)生(sheng)的(de)(de)含有(you)水蒸氣和復(fu)雜碳(tan)氫化合物的(de)(de)噴(pen)射(she)現(xian)象這些(xie)發(fa)(fa)現(xian)也促使卡(ka)(ka)(ka)(ka)(ka)西(xi)尼(ni)(ni)(ni)號(hao)的(de)(de)飛(fei)行(xing)軌道(dao)做出(chu)改變,對(dui)(dui)土衛(wei)二(er)(er)實(shi)施更(geng)近(jin)距(ju)(ju)離的(de)(de)飛(fei)掠(lve),其中(zhong)(zhong)包括2008年3月的(de)(de)一次(ci)近(jin)距(ju)(ju)離相遇。在該(gai)次(ci)相遇中(zhong)(zhong),卡(ka)(ka)(ka)(ka)(ka)西(xi)尼(ni)(ni)(ni)號(hao)對(dui)(dui)土衛(wei)二(er)(er)進行(xing)了精(jing)度(du)達(da)到52公(gong)(gong)里(li)以內的(de)(de)探(tan)測。2008年至2010年間卡(ka)(ka)(ka)(ka)(ka)西(xi)尼(ni)(ni)(ni)號(hao)的(de)(de)后續(xu)任務包括了7次(ci)對(dui)(dui)土衛(wei)二(er)(er)的(de)(de)近(jin)距(ju)(ju)離飛(fei)掠(lve),其中(zhong)(zhong)2008年下半(ban)年的(de)(de)兩次(ci)飛(fei)掠(lve)距(ju)(ju)離近(jin)達(da)50公(gong)(gong)里(li),卡(ka)(ka)(ka)(ka)(ka)西(xi)尼(ni)(ni)(ni)號(hao)在土衛(wei)二(er)(er)上(shang)的(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)推動了數項(xiang)研究(jiu)(jiu)計(ji)(ji)(ji)劃(hua)的(de)(de)跟進。2007年,美國(guo)國(guo)家航空航天(tian)局完成(cheng)(cheng)了一項(xiang)向(xiang)土衛(wei)二(er)(er)發(fa)(fa)射(she)軌道(dao)飛(fei)行(xing)器并詳細研究(jiu)(jiu)南(nan)極地區(qu)羽狀噴(pen)射(she)物的(de)(de)計(ji)(ji)(ji)劃(hua)的(de)(de)概念性(xing)研究(jiu)(jiu),遺憾的(de)(de)是該(gai)計(ji)(ji)(ji)劃(hua)未得(de)(de)到進一步實(shi)施。歐洲空間局也計(ji)(ji)(ji)劃(hua)向(xiang)土衛(wei)二(er)(er)發(fa)(fa)射(she)探(tan)測器,該(gai)計(ji)(ji)(ji)劃(hua)將與土衛(wei)六的(de)(de)研究(jiu)(jiu)計(ji)(ji)(ji)劃(hua)共同實(shi)施。
“土衛(wei)(wei)(wei)六(liu)-土星(xing)(xing)(xing)計劃(hua)”是美(mei)國國家航空航天局(ju)(ju)和歐(ou)洲空間局(ju)(ju)聯合(he)提出的(de)一項旨在(zai)探測土星(xing)(xing)(xing)系衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(包括土衛(wei)(wei)(wei)二(er))的(de)計劃(hua),與(yu)之相競爭的(de)則是“木(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)-木(mu)星(xing)(xing)(xing)計劃(hua)”。2009年2月(yue),美(mei)國國家航空航天局(ju)(ju)和歐(ou)洲空間局(ju)(ju)宣布將優先(xian)實施木(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)-木(mu)星(xing)(xing)(xing)計劃(hua),同時也(ye)將繼續研究土衛(wei)(wei)(wei)六(liu)-土星(xing)(xing)(xing)計劃(hua)的(de)可行性擇機實施。
二十世(shi)紀(ji)末發射,并于二十一(yi)世(shi)紀(ji)初抵達(da)土(tu)星(xing)附近的(de)(de)(de)(de)卡西尼號太(tai)空船則提(ti)供了大(da)量的(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju),解開(kai)了旅行(xing)(xing)者探(tan)訪之后留下(xia)的(de)(de)(de)(de)諸多疑團。在(zai)(zai)(zai)2005年,卡西尼飛船數(shu)次近距離掠過土(tu)衛(wei)(wei)二獲得了該(gai)(gai)衛(wei)(wei)星(xing)表(biao)面及其環境的(de)(de)(de)(de)大(da)量數(shu)據(ju)特別是發現(xian)了從該(gai)(gai)衛(wei)(wei)星(xing)南(nan)極地區(qu)噴射出的(de)(de)(de)(de)富含水分的(de)(de)(de)(de)羽狀物(wu)。該(gai)(gai)發現(xian)以(yi)(yi)及可探(tan)測到的(de)(de)(de)(de)逃逸內(nei)能的(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)(zai)、南(nan)極地區(qu)極少存在(zai)(zai)(zai)撞擊坑(keng)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況,共同證明了土(tu)衛(wei)(wei)二至今仍然存在(zai)(zai)(zai)地質(zhi)活(huo)動在(zai)(zai)(zai)巨行(xing)(xing)星(xing)的(de)(de)(de)(de)衛(wei)(wei)星(xing)系統(tong)中許多衛(wei)(wei)星(xing)都會(hui)成為軌道共振的(de)(de)(de)(de)犧(xi)牲品這(zhe)會(hui)導(dao)致星(xing)體震(zhen)動和軌道的(de)(de)(de)(de)擾動,而對于更加靠近行(xing)(xing)星(xing)的(de)(de)(de)(de)衛(wei)(wei)星(xing),潮汐效應則會(hui)加熱行(xing)(xing)星(xing)的(de)(de)(de)(de)內(nei)部這(zhe)或(huo)許可以(yi)(yi)解釋土(tu)衛(wei)(wei)二的(de)(de)(de)(de)地質(zhi)活(huo)動。
2017年,“卡西尼”號傳回的數(shu)據顯(xian)示,土衛二(er)表面(mian)冰層下噴出的水氣(qi)羽(yu)流中含有大(da)量氫分子(zi),研究人(ren)員(yuan)推測,這源于(yu)土衛二(er)的海(hai)(hai)洋與巖石(shi)內核產生(sheng)(sheng)的熱液反應。若推測無誤,土衛二(er)的海(hai)(hai)洋可能也(ye)存在(zai)孕育生(sheng)(sheng)命的重要化學物質甲烷。
衛星命名
土衛二(恩(en)克(ke)拉多(duo)斯(si))以希臘(la)神話中的(de)(de)巨人(ren)恩(en)克(ke)拉多(duo)斯(si)命(ming)名(ming)(ming)。該名(ming)(ming)字及(ji)其他(ta)六顆(ke)第一批被發現的(de)(de)土星衛星的(de)(de)名(ming)(ming)稱(cheng)都(dou)由威廉·赫歇爾(er)的(de)(de)兒子約翰·赫歇爾(er)在(zai)其1847年(nian)出(chu)版的(de)(de)《在(zai)好(hao)望(wang)角天文(wen)觀測的(de)(de)結果》(Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope)中率先(xian)提出(chu)。如此命(ming)名(ming)(ming)的(de)(de)理由是:土星所代表的(de)(de)農神薩(sa)圖爾(er)努斯(si)即為希臘(la)神話中泰(tai)坦族(zu)的(de)(de)領袖克(ke)羅諾斯(si)。
國際(ji)天(tian)(tian)文(wen)學聯(lian)合會以(yi)阿拉伯文(wen)學作品《一千零(ling)一夜》中的(de)(de)(de)人(ren)名和地(di)名命(ming)(ming)(ming)(ming)名土衛二(er)的(de)(de)(de)地(di)表(biao)構(gou)(gou)造(zao)。其(qi)中撞(zhuang)擊坑以(yi)人(ren)物命(ming)(ming)(ming)(ming)名,其(qi)他地(di)質(zhi)結(jie)(jie)構(gou)(gou)如深(shen)谷、山脊(ji)、平原和槽溝(gou)則以(yi)地(di)點(dian)命(ming)(ming)(ming)(ming)名。迄(qi)今為止國際(ji)天(tian)(tian)文(wen)聯(lian)合會共(gong)正(zheng)式(shi)命(ming)(ming)(ming)(ming)名了(le)57處地(di)質(zhi)結(jie)(jie)構(gou)(gou),另有22處于(yu)(yu)1982年(nian)為旅行者號所(suo)發現的(de)(de)(de)地(di)質(zhi)結(jie)(jie)構(gou)(gou)亦(yi)得(de)到(dao)了(le)命(ming)(ming)(ming)(ming)名,此外,對2005年(nian)卡西尼號在其(qi)三次飛掠中發現的(de)(de)(de)35處地(di)質(zhi)結(jie)(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)命(ming)(ming)(ming)(ming)名也于(yu)(yu)2006年(nian)11月獲(huo)得(de)了(le)認(ren)可。這些被認(ren)可的(de)(de)(de)命(ming)(ming)(ming)(ming)名包(bao)括了(le)撒馬(ma)爾罕槽溝(gou),阿拉丁隕(yun)石(shi)坑和錫蘭平原等(deng)。