土卫六是土星行星的卫星之一，也是最大的卫星。它的表面冰冷，比水星大，并且拥有太阳系中所有卫星的最稠密的大气层。
从地球上，借助双筒望远镜或望远镜可以看到土卫六。荷兰天文学家克里斯蒂安·惠更斯（Christian Huygens，1629-1695年）于1655年首次用望远镜发现了这颗卫星。惠更斯并没有称它为泰坦，而是简单地叫Luna Saturni，拉丁语是“土星的月亮”。
图1.土星绕土星运行。卡西尼的形象。资料来源：NASA。
泰坦这个名字起源于希腊神话，由威廉·赫歇尔（William Herschel）的儿子约翰·赫歇尔（John Herschel，1792-1871）在19世纪中叶提出。泰坦是克洛诺斯的兄弟，克洛诺斯是希腊人的父亲，相当于罗马人的土星。
在20世纪下半叶执行的太空飞行任务以及对哈勃太空望远镜的观测都极大地增加了对该卫星的了解，而这本身就是一个引人入胜的世界。
首先，在土卫六上有类似于地球上的气象现象，例如风，蒸发和雨。但是有一个根本的区别：在土卫六上，甲烷在其中起着重要作用，因为这种物质是大气和地表的一部分。
此外，由于其旋转轴是倾斜的，所以泰坦享有四季，尽管其持续时间不同于地球。
正因为如此，并且因为它有自己的大气层和巨大的体积，所以有时将泰坦描述为微型行星，科学家们一直致力于更好地了解它，知道它是否藏有或能够容纳生命。
一般特征
尺寸
土卫六是第二大卫星，仅次于木星的巨大卫星木卫三。它的大小比水星大，因为小行星的直径为4879.4公里，泰坦的直径为5149.5公里。
图2.左下方的地球，月球和土卫六之间的尺寸比较。资料来源：维基共享资源。Apollo 17整个地球的图片：NASA满月的望远镜图像：Gregory H. Revera泰坦的图像：NASA / JPL /太空科学研究所/公共领域
但是，泰坦的成分中含有大量的冰。科学家通过其密度知道这一点。
密度
要计算物体的密度，必须同时知道其质量和体积。泰坦的质量可以通过开普勒第三定律以及太空任务提供的数据来确定。
土卫六的密度为1.9 g / cm 3，远低于岩石行星的密度。这仅意味着土卫六在其组成中具有很大比例的冰-不只是水，冰还可以是其他物质。
大气层
卫星的大气密密麻麻，在太阳系中很少见。大气层中含有甲烷，但主要成分是氮，就像地球大气层一样。
它没有水，也没有二氧化碳，但是由于阳光与甲烷发生反应，会生成其他化合物，例如乙炔和乙烷，因此还存在其他碳氢化合物。
无磁场
至于磁性，土卫六缺乏自己的磁场。由于它位于土星辐射带的边缘，因此许多高能粒子仍会到达土卫六的表面，并在那里破坏分子。
假设一个到达泰坦的旅行者会发现其地表温度约为-179.5ºC，并且大气压力可能令人不舒服：这是地球在海平面上的压力值的一半半。
雨
在土卫六上，它下雨了，因为甲烷在大气中凝结，尽管这种雨常常可能没有到达地面，因为它在到达之前会部分蒸发。
泰坦的主要物理特征摘要
组成
行星科学家从土卫六的密度（大约是水的密度的两倍）推断出，卫星是一半是岩石，一半是冰。
岩石中含有铁和硅酸盐，而冰不是全部水，尽管在地壳的冰冻层下面有水和氨的混合物。土卫六上有氧气，但与地下的水相连。
土卫六内部，就像地球上和太阳系中的其他物体一样，有放射性元素会在衰变成其他元素时产生热量。
重要的是要注意，土卫六上的温度接近甲烷的三相点，这表明该化合物可以固体，液体或气体的形式存在，与地球上的水起着相同的作用。
卡西尼号探测器证实了这一点，该探测器设法降落在卫星表面，在那里发现了该化合物蒸发的样品。它还检测到无线电波被弱反射的区域，类似于它们在地球上的湖泊和海洋中的反射方式。
无线电图像中的这些暗区表明存在3至70 km宽的液态甲烷，尽管需要更多证据来明确支持这一事实。
泰坦上的气氛
荷兰天文学家Gerard Kuiper（1905-1973年）在1944年证实泰坦有自己的大气层，因此，卫星具有特征性的棕褐色，可以从图像中看到。
后来，由于旅行者的任务在1980年代初发送的数据，人们发现该大气层非常稠密，尽管由于距离而受到的太阳辐射较少。
它还有一层烟雾，使表面变暗，并且其中悬浮有碳氢化合物颗粒。
在土卫六的高层大气中，风速高达400 km / h，尽管接近地表时全景较为平静。
大气气体
就其组成而言，大气气体由94％的氮气和1.6％的甲烷组成。其余的成分是碳氢化合物。这是最典型的特征，因为除了地球大气层之外，太阳系中没有其他氮元素如此含量。
甲烷是一种温室气体，其存在会阻止土卫六的温度进一步下降。然而，由分布广泛的气体组成的最外层是反射性的，并抵消了温室效应。
碳氢化合物
在土卫六上观察到的碳氢化合物中，通过光谱技术检测到的丙烯腈浓度高达2.8 ppm。
它是一种广泛用于塑料制造的化合物，据科学家称，它能够产生类似于细胞膜的结构。
尽管最初在泰坦大气的上层中检测到丙烯腈，但据信丙烯腈很可能到达地表，在较低的大气层中冷凝，然后在雨中掉落。
除丙烯腈外，土卫六上还有tholins或tholins，这是一种有机性质的好奇化合物，当紫外线将甲烷裂解并分离出氮分子时，它们就会出现。
结果是这些更复杂的化合物被认为存在于地球早期。它们已经在小行星带以外的冰冷世界中被发现，研究人员能够在实验室中生产它们。
这些发现非常有趣，尽管卫星的条件不适用于陆地生命，特别是由于极端温度。
如何观察泰坦
从地球上可以看到土卫六，它是巨大土星周围的一小束光，但必须借助双筒望远镜或望远镜等仪器的帮助。
即使这样，也无法注意到很多细节，因为土卫六的发光程度不及伽利略卫星（木星的伟大卫星）。
另外，土星的大尺寸和亮度有时会掩盖卫星的存在，因此有必要寻找两者之间最大距离的时刻来区分卫星。
轨道
土卫六需要大约16天的时间围绕土星旋转，并且这种旋转与行星同步，这意味着它始终显示相同的面孔。
这种现象在太阳系卫星中非常普遍。例如，我们的月球也与地球同步旋转。
图3.用红色突出显示的土卫六的轨道，以及土星的主要卫星：Hyperion和Iapetus是土卫六的最外层，而最内层依次是：土卫八，狄奥尼，特提斯，土卫二和密马斯。资料来源：维基共享资源。！原始：瓦砾堆矢量：Mysid。/ CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0）
这是由于潮汐力不仅提升了液体质量，这是地球上最受人们赞赏的效果。它们还能够举起地壳并使行星和卫星变形。
潮汐力逐渐降低了卫星的速度，直到轨道速度等于旋转速度为止。
旋转运动
泰坦同步旋转意味着它绕其轴的旋转周期与轨道周期相同，即大约16天。
土卫六上有站，因为旋转轴相对于黄道倾斜了26º。但是，与地球不同，每个地球将持续约7.4年。
2006年，卡西尼号探测器发出了影像，显示了土卫六北极上的降雨（甲烷产生的雨），这一事件标志着卫星北半球夏季的开始，据信该甲烷湖存在。
雨水会使湖泊长大，而南半球的湖泊肯定会在同一时间干drying。
内部结构
下图显示了土卫六的分层内部结构，该结构是通过汇总从地球观测以及航海家号和卡西尼号任务收集的证据而构建的：
-由水和硅酸盐组成的核，尽管也处理了以硅酸盐为基础的更内部岩石核的可能性。
-各种冰和含氨水
-最外层的冰。
图4.根据理论模型，Titan的内部结构。资料来源：维基共享资源。Kelvinsong / CC BY（https://creativecommons.org/licenses/by/3.0）。
该图还显示了覆盖表面的致密大气层，其中上面提到的Tholin型有机化合物层更为突出，最后是更外部和更脆弱的烟雾层。
地质学
卡西尼号探测器于2005年降落在土卫六，使用红外摄像机和雷达对卫星进行了调查，能够穿透稠密的大气层。图像显示了多种多样的地质情况。
尽管土卫六是与太阳系其他成员一起形成的，距今已有45亿年前，但据估计，它的表面要晚得多，大约是1亿年。这要归功于出色的地质活动。
图像显示出冰冷的山丘和深色的光滑表面。
火山口很少，因为地质活动在火山口形成后不久就将其清除。一些科学家指出，泰坦的表面类似于亚利桑那沙漠，尽管用冰代替了岩石。
在探头下降的位置发现了圆润的冰脊，好像很早以前就形成了流体。
还有山丘，两旁都是缓缓向下平原和上述甲烷湖以及岛屿的河道。这些湖泊是在地球本身以外的地方发现的第一个稳定的液体体，位于两极附近。
图5.惠更斯探测器在10 km高度拍摄的泰坦图像。资料来源：ESA / NASA / JPL /亚利桑那大学/公共领域。
一般来说，泰坦上的浮雕不是很明显。根据高程数据，最高的山脉高达一或两公里。
除这些功能外，泰坦上还有潮汐引起的沙丘，它们又在卫星表面产生强风。
实际上，所有这些现象都发生在地球上，但是以一种非常不同的方式发生，因为在土卫六上甲烷代替了水，并且它离太阳也很远。
参考文献
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