泰坦(Titan)

土衛六(Saturn VI)

   坦是土星(Saturn)所有已知衛星中的第十五顆,也是所有土衛中最大的一顆。
        軌道:    距離土星1,221,830 km
        直徑:    5,150 km
        質量:    1.35e23 kg
   希臘神話中, 泰坦 是一群巨人家族,是天王(Uranus)大地之母(Gaia) 的孩子,他們曾經尋求能統治整個天界,但是後來卻被宙斯(Zeus)家族所推翻並加以取代。

   惠更斯(Huygens)在1655年所發現。

   久以來泰坦都被認為是太陽系中 最大的衛星,但是在最近的觀測發現,那是因為泰坦的大氣層非常地巨厚,而它固體的表面其實要比 加尼美得(Ganymede)小一點,不過無論如何,泰坦的直徑要比 水星(Mercury)更大,也比冥王星(Pluto)更大、更重。

   坦的研究曾經是 航海家一號(Voyager 1)任務的主要目標之一, 航海家一號甚至曾經來到距離泰坦表面4000km的範圍內,結果我們在短短幾分鐘遭遇時間中所學到, 要多過我們過去三百年來所知道的總和。

   而令人沮喪的是,我們的知識仍然相當地不完整。泰坦的表面環繞著巨厚而不透明的 大氣圈,因此我們完全無法以可見光看見泰坦的表面(左下圖),不過屆時 卡西尼號(Cassini)任務會以雷達波繪製泰坦表面的地圖,就像 麥哲倫號(Magellan)當年在金星所繪製的一樣。所有航海家號所拍攝的影像,都顯示出泰坦的南北半球顏色有些微的變化,某些表面的細節則是可以藉由哈伯太空望遠鏡(HST)的紅外線觀測所看到。

   坦和 加美尼得Ganymede克里斯多Callisto崔頓Triton(可能還和冥王星Pluto)的特性大致上很類似, 至今我們仍然不知道泰坦是否和加尼美得一樣具有任何內部結構,或是和克里斯多一樣具有均勻的組成。

   坦大約有一半是水形成的冰加上另一半是岩石的材質所組成,它的內部可能分異成數層,其中包括有一個3400km的岩石核心, 外側則是由好幾層不同形式的冰晶組成所環繞,而它的內部可能仍然是熱的。雖然泰坦的組成非常類似 雷阿(Rhea)土星的其他衛星,只不過它的密度要比較大一點,這是因為它非常巨大,以致於重力壓縮了星球內部的結果。

   太陽系裡所有的衛星之中,泰坦是唯一一顆具有如此顯著 大氣圈的衛星。泰坦表面的大氣壓可以超過1.5巴(比 地球 表面的大氣壓力高350%),它主要是由氮氣分子所組成(和地球的大氣一樣),加上不到6%的氬和少部分的甲烷。 有趣的是,在泰坦的大氣中還有非常微量,但種類有一打以上其它的有機化合物(像是乙烷、氰化氫、二氧化碳)和水。 有機物所形成的甲烷,構成了泰坦上層大氣的主要成分,然而陽光卻會破壞這些甲烷。 結果導致像是在大城市上空會出現的霧在覆蓋著,只不過要厚上了許多。在很多方面, 這兒的情況都有點類似地球歷史的早期,生命首次開始發生的當時。

   坦並沒有磁場,而且有時候它會運行到 土星磁力圈之外的地方,這使得泰坦因此直接暴露在 太陽風之下,於是造成部份大氣頂層的分子會離子化,並且被太陽風所帶走。

   泰坦的表面,溫度大約有94K(-290℉,-179℃),由於這樣的溫度無法使水所形成的冰 昇華,因此大氣圈中只有非常少的水氣存在。除此之外,泰坦上看起來似乎有很多的化學反應正在進行之中,結果像是造成了一層很厚的霧一樣。

   坦的大氣圈裡 散佈著不同的雲層,加上滿佈的濃霧,這些雲很可能是由甲烷所組成,以及其他少量但是更複雜的化學物質存在,造成泰坦在太空中呈現出橘色的外表。

   坦大氣中的這些甲烷雲,很可能會降下液態甲烷的雨到表面,最後形成深達1000公尺的甲烷(或是甲烷與乙烷的混合)〝 海洋〞。只不過根據最近地面雷達觀測的結果質疑了這樣的想法。

   哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope) 的近紅外線觀測結果,顯示出了泰坦表面的特徵(右圖和上圖),雖然當時航海家號的相機無法看穿泰坦的大氣層, 但是現在這種近紅外線可以使得濃霧看起來更透明,於是哈伯太空望遠鏡就指出了一塊巨大而明亮的〝陸地〞, 存在於泰坦在軌道上前進時前方的半球上。然而哈伯的這些結果並無從證明液態〝海〞的存在, 只知道泰坦表面有大塊明亮及黑暗的地區。未來 惠更斯(Huygens) 觀測探針降落地點的選擇上,就有部分是根據分析這些影像的結果而來,降落的地點將會是在那塊大型〝陸地〞的〝海岸〞,位於北緯18.1度,經度208.7度的地方。

   伯太空望遠鏡的結果同時也指出,泰坦的自轉事實上也是 同步(synchronous)的,就和土星的其他衛星都一樣。

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Bill Arnett; last updated: 2000 Oct 20