太阳系种最奇怪的十颗卫星

2023-08-26 18:45:55 买帖  | 投诉/举报

就大小而言,太阳系中的行星和卫星可以说是行星的孩子,行星看起来可能比它们父母的成熟还要奇怪。据报道,太阳系中命名卫星的数量和行星的比例超过20比1,并表现出惊人的多样性和复杂性,如土卫六。其他的可能是生命的避难所,比如欧罗巴,被冰壳覆盖的水世界。即使是最小的卫星也充满了神秘,最明显的是围绕土星运行的“飞碟”。

让我们探索宇宙,发现太阳系中最奇怪的卫星。

太阳系种最奇怪的十颗卫星

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冰的地狱:木卫一

硫磺坑,沐浴在强烈的辐射中,火山震撼着地球,Io就像太阳系中的炼狱。

虽然木卫一足够冷,可以形成二氧化硫霜,但离木星大卫星最近的火山最为人所知。熔岩喷出的面积不到地球表面的1/12,是地球上所有火山总和的100多倍。木卫一的表面布满了冒泡的熔岩湖,其中最大的直径超过200公里。

在其他地方,岩浆会突然从地下冒出来,延伸超过50公里。2007年,美国宇航局的“新地平线”探测器探测到这些岩浆海洋在经过木星前往冥王星的途中释放的热量。

木卫一上的一些火山爆发剧烈,导致气体和尘埃云的羽流可以延伸到太空500公里。这可能是由于熔岩流蒸发了Io表面的固化二氧化硫,或者熔岩流中的气体上升并把物质抛出Io表面。

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[图片说明]:木卫二和它表面的火山爆发。版权所有:美国宇航局/JPL/亚利桑那大学

所有这些狂暴的火山活动都是木卫一和它的两个兄弟木卫一和木卫一之间的“漩涡”的结果。木卫一和木卫一的轨道周期分别是木卫一的2倍和4倍,所以这三颗卫星经常是对齐的。随着时间的推移,这种周期性的引力会聚将逐渐把木卫一推入椭圆轨道。

因此,当木卫一围绕木星旋转时,木星的引力会变得越来越弱,拉伸并扭曲木卫一上的岩石。这些压力和张力将通过一个叫做“潮汐加热”的过程加热Io。这种效应对Io有着巨大的影响。它可以融化岩石,制造火山。

这种极端的火山活动在宇宙中可能很常见。例如,最近发现的行星COROT-7b的轨道非常接近它的主星,因此经历了强烈的引力效应。只要它的轨道稍微偏离正常轨道,那里的潮汐加热就足以让这个星球产生火山。因此,木卫一可能为我们提供数百万太阳系外地狱行星的一瞥。

也许是因为木卫一的轨道逐渐变圆,它似乎在慢慢冷却。从现在起的数千万年或数亿年内,木卫一、木卫二和木卫三之间的轨道共振可能会逐渐瓦解,这将使木卫一进入一个没有潮汐加热的近乎圆形的轨道。之后,木卫一的火山最终会进入休眠状态。

阴阳:土卫八

你可以粗略地看一下土星的卫星泰坦,发现它的奇特之处。它有一张阴阳脸——,一半黑一半白。它的形状也很奇怪,两极扁平,两侧扁平。一座山穿过半个赤道,使它看起来像一个核桃。

土卫六“阴”表面的物质的确很黑,但它们只有一层不超过1米厚的薄层。在土卫六的轨道运动期间,它们覆盖了土卫六前半球——的前侧,表明这些黑色物质是土卫六在环绕土星的轨道上从周围空间获得的。这些物质可能来自土星周围小型黑暗卫星的碰撞碎片。

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[照片说明]:土卫二。版权所有:美国航天局/JPL/SSI。

冰通过加热黑色区域而升华,阳光使泰坦之间的差异更加明显。水蒸气随后将围绕整个卫星移动,并在半球温度较低时凝固成一层白霜。

土卫五的形状也很难解释。当它第一次形成时,它仍处于熔化状态,并有一个快速的旋转,这可以自然地形成它现在的形状。如果泰坦的外层在那时凝固,那时的一些特征可能会被保留下来。然而,这个理论不能很好地解释赤道上的山脉。这仍然是个谜。

泰坦的成分也很特别。它的低密度意味着它大约80%是冰,只有20%是岩石,比太阳系外的其他大型卫星轻得多。任何试图解释整个太阳系卫星形成的理论都必须考虑这颗独特的冰卫星。

活的雪球:木卫二、土卫二和海卫一

木卫二、土卫二和海卫一表面看似阴冷冰冷,实际上是太阳系中最活跃的地方。它们甚至有适合生活的温暖栖息地。

木星的卫星木卫二覆盖着破裂的冰。然而,由于木星椭圆轨道的引力,它的岩石核心正在经历潮汐加热。这可能会产生足够的热量来维持木卫二冰冻表面下的液体海洋。

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[图片说明]:不同颜色的欧罗巴。左图:自然色;右图:紫外线、绿色和红外线增强图像。版权所有:美国航天局/JPL/德国航天中心。

如果海洋可以延伸到它的核心,黑暗海底的热液喷口可以提供微生物甚至虾大小的食肉动物所需的营养。

土星的卫星土卫二更活跃。南极的一系列喷口喷出水蒸气和冰晶。其中一些将会回落到土卫二的表面,就像一套闪闪发光的冬装,使它成为太阳系中最白的天体。其余的物质将会逃逸,并在土星周围形成一个类似雾的环。

这些喷口可能植根于它们下面的内部海洋。如果是这样的话,微生物也可能在喷发期间被喷射出来,飞行探测器可以捕捉到它们。所以土卫二上的生命比困在欧罗巴冰下的生命更容易被发现。

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[图片说明]:土卫二及其南极的爆发(左上图)。版权所有:美国航天局/JPL/SSI。

然而,在土卫二上生存并不容易。土卫二的所有活动可能都起源于潮汐加热。另一方面,土卫二的轨道有几亿年以上的周期变化,这也导致了其显著的气候周期变化。如果土卫二的海洋在最冷的时候完全冻结,这无疑将是生命的一场灾难。

即使是寒冷的木卫二和土卫二的平均表面温度也在-170℃和-200℃左右,与海王星最大的卫星木卫一相比,木卫一是一个温暖的天堂,木卫一的温度一直徘徊在-230℃以下。海卫一的表面包含各种各样的冰,包括水、氮和甲烷的混合物。

但即使是这样一个寒冷的地方,地质上也异常活跃。当阳光蒸发氮时,火山爆发就发生了,特里顿稀薄的氮气氛也有季节性的气候模式。

像木卫二和土卫二一样,海卫一地势平坦,几乎没有陨石坑。这表明它的表面非常年轻,——可能还不到1000万年,这只是它40亿年历史的沧海一粟。特里顿的年轻源头被认为是一座释放液态水和氨的火山。固化后,这些新材料将覆盖海卫一的表面,抹去时间的痕迹。

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[照片说明]:特里顿。版权所有:美国宇航局/JPL。

过去,海卫一可能像矮行星冥王星一样独立于海王星围绕太阳的轨道。事实上,海卫一和冥王星大小相同,成分相似,这表明它们有相似的起源。更有力的证据是,它的旋转方向与海王星相反,也就是说,与海王星的旋转方向相反。如果海卫一和海王星是在同一团气体和尘埃中形成的,这是不可能的。相反,这表明海王星可能已经捕获了海卫一。

捕捉这么大的物体并不容易。海卫一可能与海王星现有的卫星相撞,因此在被海王星的引力束缚之前急剧减速。更有可能的是,它始于矮行星双星系统。其中一个在与海王星的引力相遇中被高速抛出,而海卫一则留在了海王星旁边。

除了是一颗非凡的卫星,火卫一还为我们提供了所有尚未探索的矮行星的模糊图像。这些矮行星不仅包括冥王星,还包括波塞冬、鸟氨酸和白首乌。可能有几十只仍在黑暗的太阳系外围徘徊。

飞碟:土卫十八和土卫十五

大多数卫星要么是又圆又光滑的大个子,要么是锯齿状的太空岩石。土星的卫星土卫五18和土卫五15似乎来自外星科幻电影。带有中央凸起的圆盘形状使它们与飞碟有惊人的相似之处。土卫二15两极之间的距离只有18公里,但它的腰围已经达到40公里。

它们奇怪的形状仍然是个谜。尽管两颗卫星的快速旋转足以使它们变平,但这并不能解释它们飞碟的形状。

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[图片说明:土卫二15(左)和18(右)。版权所有:美国航天局/JPL/SSI。

这两颗卫星的轨道可能会提供线索。它们都非常接近土星环。也许来自光环的冰物质落到他们身上,在赤道上积累,形成一个盘子。这也与观察结果一致。这些区域相对于极地区域来说非常温和,这意味着它们是由土星环上的微粒组成的。

然而,这一理论还远未得到证实,新的观察结果可能最终解释这两个土星不明飞行物。然而,外星技术应该被排除在外。

回旋镖:海卫二

当大多数卫星在缓慢地绕着它们的行星运行时,木卫二正在飞奔。海王星是一颗普通的卫星,体积中等,但它的轨道——是太阳系中偏心率最大的卫星。它围绕海王星的轨道就像一个过山车,爬升到900多万公里的最远距离,然后俯冲到离海王星不到140万公里的地方。

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[照片说明]:欧罗巴(左上)和海王星。版权所有:Celestia(模拟)。

大多数轨道不规则的卫星通常是彗星或小行星,它们被宿主行星的引力捕获,火卫一也不例外。然而,它的组成并不像位于海王星外的柯伊伯带物体那样松散。相反,它可能是在曾经环绕海王星的物质盘中形成的。如此形成的卫星通常以圆形轨道围绕行星运行,因此木卫二的轨道确实是一个谜。

答案可能来自特里顿的同父异母兄弟特里顿。逆行的火卫一(见“活雪球:木卫二、土卫二和火卫一”)可能已经摧毁了海王星系统中的大部分“原型”卫星,并使火卫一拥有如此特殊的轨道。

第二个地球:土卫六

这可能是所有卫星中最奇怪的,因为它太熟悉了。新的发现揭示了泰坦和地球有许多相同的特征:湖泊、丘陵、洼地、山谷和泥泞的平原。在它浓厚的氮气氛中,它也有雾、霾和雨云。正如一位天文学家所说,当惠更斯探测器在2005年发回第一批图像时,它看起来像英国。

但是外表也可能是骗人的。泰坦围绕土星旋转,距离太阳的距离是地球的10倍。在如此弱的阳光下,它的表面温度只有-180℃。任何水都会形成冰,形成起伏的山脉。

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[照片说明]:泰坦。版权所有:美国宇航局/JPL/亚利桑那大学“惠更斯”看到了雨,河流和湖泊实际上是液态碳氢化合物,在温暖的地球上会变成气体。最近的估计表明,除了丙烷、甲烷和乙炔之外,这些湖泊中80%是乙烷。有些人认为这些物质可以为土卫六上的生命提供食物来源。

最佳原创:月亮

太阳系外的卫星

原因之一是它是小池塘里的一条大鱼。卫星在太阳系内部很少见。金星和水星没有卫星,而火星的两个卫星与我们的卫星相比只是小石头。事实上,月球似乎在外太阳系中有家的感觉,那里有许多围绕着气态巨行星的大质量卫星。

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[图片说明:伽利略的木星探测器捕获的月亮。不同的颜色代表不同的区域,蓝色代表富钛区域,橙色和紫色代表贫钛和贫铁区域。版权所有:美国航天局/JPL/伽利略。

月亮的大小可能反映了它独特的起源。人们普遍认为卫星可以以两种方式形成,要么在形成其主行星的同一星云中,要么被行星引力捕获。月球的形成可能会更加血腥。45亿年前,一颗巨大的原行星与一颗年轻的地球相撞,碰撞中喷出的物质最终形成了月球。这场发生在古代的灾难对我们来说可能是件好事,因为月球有助于稳定地球旋转轴的倾斜度,这样极端的气候变化就不会在我们的星球上发生。

其余的……

如果我们的太阳系有这么多奇怪的卫星,在银河系的其他行星周围会有什么样的卫星?也许它们会是太阳系外巨大行星周围温暖而适宜居住的地方。也许它们不适合《星球大战》电影中描述的智能生命,但是这些卫星可能是宇宙中最有可能的栖息地之一。

在表面上,探测围绕遥远恒星运行的卫星是极其困难的,但是有了今天的技术和一点运气,这是可能的。找到凌星的最好方法是使一颗恒星变暗,这是由于一个天体从恒星和观察者之间穿过。这种方法已经发现了一些太阳系外的行星,也可以间接发现太阳系外的卫星。当卫星围绕行星旋转时,它的重力会加速或减慢行星的运动,从而改变凌星的外观和持续时间。

卫星越大,效果越强。如果海王星质量的太阳系外行星有一颗地球大小的卫星,开普勒太空望远镜和地面望远镜就足以探测到卫星引起的凌星时间和持续时间的变化。如此大的卫星也有稠密的大气层,是生命的理想栖息地。木星的卫星木卫二直径5270公里,比水星大。它的体积是月球的三倍。它是唯一具有强磁场的卫星,这表明它有一个由对流液态金属组成的核心。

哪颗卫星最大?

太阳系中有多少颗卫星?

地球拥有多少颗卫星?

哪颗卫星差点升级为行星?

卫星有卫星吗?

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一些小行星有卫星,例如阿达和它的卫星。在过去的半个世纪里,月球也有过短暂的卫星。它们的成分主要是金属。

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