太阳系中天然卫星的那些事

恶贯满瘾锥

我想大家应该对于太阳系中的行星都是有一定的了解的，无非就是从靠近太阳系往外数来是，水星、金星、地球、火星、木星，土星、天王星、海王星。
但是你对这些行星的卫星了解多少呢？如果我告诉你，现在科学家猜测可能存在生命的地方很多是天然卫星，你会想起谁呢？泰坦？欧罗巴？
今天我们就来专门聊聊太阳系中的天然卫星。
在此向你推荐一个良心的三维太阳系网站：
相信我看了不会后悔的，本文中很多截图都是来自于那，自己探索效果更佳哦！
地球的卫星（水星和金星都不存在天然卫星）
我想地球的卫星大家应该再熟悉不过了，只要一个晴朗的夜晚，抬头就能看到明亮的月亮。那么，月亮是真的明亮么？其实不然，月球的表面光线的反射率极低，只反射接手光线的7%，但是由于它距离地球近所以导致看起来很明亮的“样子”。
月亮作为人类第二了解的天体，其起源也有多种假设，但最出名的是“大碰撞假说”，该假说认为在大约45亿年前（或太阳系形成后约2,000万到1亿年前的冥古宙），地球和一颗火星大小的天体发生撞击，残留的碎片形成了月球。支持的证据包括：地球自转和月球公转方向相同、月球曾拥有熔融态的表面、月球拥有较小的铁核且其密度比地球低、由其他行星系统发生类似碰撞所得到的证据（即导致岩屑盘）、符合主流的太阳系形成理论。最后，月球和地球岩石拥有的稳定同位素比率是相同的，这意味着相同的起源。



模拟撞击

可能你也知道，月球绕地球转动的轨道是接近圆的椭圆，但是你可能不清楚的是，月亮正在远离地球，每年大约往外挪动3.8厘米的距离，可能过个数万年后，在地球上看月亮，月亮可能就小了不少。（那个时候不知道月饼又会是什么样子呢）。
地球与月球间的距离能够放下太阳系中所有的行星（非常遥远），所以宇宙是空旷的，这句话从地月距离就能看出来了。



月球的地质结构

火星的卫星



火星及其两个卫星的轨道和位置

火星具有两个小卫星，分别是火卫一 Phobos 和 火卫二 Deimos，这两颗都是形状不规则（非球类）的天体。



Phobos截图

火卫一距离火星较近且较大的一颗，平均半径为11.1km，是另一颗卫星火卫二的7.24倍。人们认为在火星引力的作用下，在五千万年后它将于火星碰撞或者被火星撕碎成为行星环。同时，火卫一是太阳系内反射率最低的天体，而且它的密度非常低，不可能是实心的岩石。人们认为，火卫一的内部可能是个巨大的冰库。



Deimos截图

火卫二的表面反射率于火卫一相似，其大小为15 x 12.2 x10.4公里，它由富含碳的岩石组成。科学家认为火卫二可能是受到木星的摄动，从小行星带往太阳系内部飞，而后进入可以被火星捕获的轨道，但是这种假说依然有着争议和受到反对。火卫二正在慢慢远离火星，科学家相信它最终后离开火星。
木星的卫星们
木星是太阳系中拥有最多卫星的行星，现已知卫星的数量已经达到79颗之多。我们在此介绍其最大的四个卫星：Io、Europa、Ganymede、Callisto，由于他们是由伽利略发现的，所以统称为伽利略卫星。木星的卫星之中有8颗属于规则卫星，它们沿几乎呈正圆的顺行轨道公转，轨道相对木星的赤道面倾斜度近乎零。4颗伽利略卫星的质量最大，足以形成近球体形状。



木卫一 Io 的截图

木卫一（Io）是木星的四颗伽利略卫星中最靠近木星的一颗卫星，直径为3,642公里，是太阳系第四大卫星。木卫一拥有400座的活火山，是太阳系中地质活动最活跃的天体。而它表面的极端的地质活动是因为Io内部受到木星的牵引，造成潮汐摩擦产生的潮汐热化所导致的结果。有些火山造成的硫磺和二氧化硫可以攀升到500公里（310英里）的高度。



新视野号拍摄到的木卫一火山喷发，高出表面330km

木卫二是四颗伽利略卫星中最小的一颗。在已知的67颗木星卫星中，木卫二是直径和质量第四大，公转轨道距离木星第六近的一颗。它稍微比月亮小，主要由硅酸盐岩石构成，并具有水-冰地壳，和可能是一个铁-镍核心；有稀薄的大气层，主要由氧气组成；表面有大量裂缝和条纹，而陨石坑比较罕见，有在太阳系任何已知的固体物体的最光滑表面。木卫二表面的水是永久冻结的，但是潮汐力所提供的热能可能会使表面冰层以下的水保持液态，所以极有可能其内部存在冰下海洋。
据猜想，冰下的海洋中可能有生命存在，其生存环境可能与地球上的深海热泉或南极的沃斯托克湖（Lake Vostok）相似，其生命的形态可能与地球上的某些嗜极生物相似。尽管目前还没有任何证据，但基于可能存在的液态水，相继有若干项向木卫二派遣空间探测器议案曾被提出。



木卫二 Europa 截图

木卫三是太阳系中最大的卫星，其直径大于水星，质量约为水星的一半。同时，木卫三主要由硅酸盐岩石和冰体构成，星体分层明显，拥有一个富铁的、流动性的内核。人们推测在木卫三表面之下200公里处存在一个被夹在两层冰体之间的咸水海洋。木卫三是太阳系中已知的唯一一颗拥有磁圈的卫星，其磁圈可能是由富铁的流动内核的对流运动所产生的。



木卫三 Ganymede 内部结构



木卫三 Ganymede 截图

木卫四是太阳系第三大卫星，也是木星第二大卫星，仅次于木卫三。木卫四的直径为水星直径的99%，但是质量只有它的三分之一。它的表面曾经遭受过猛烈撞击，其地质年龄十分古老。由于木卫四上没有任何板块运动、地震或火山喷发等地质活动存在的证据，故天文学家认为其地质特征主要是陨石撞击所造成的。



左下角是木卫四



木卫四截图

土星的卫星们
土星拥有62颗已确定轨道的天然卫星，其中52颗已命名，大部分体积都很小。土星有7颗卫星的质量足够大，其重力使其坍缩成近球体形状（因此若它们是直接环绕太阳公转，则会归为矮行星）。



土星行星系统

由于篇幅的问题，我们在这讲下土行卫星中最特别的土卫二和不得不说的土卫六。



土卫二截图

土卫二是土星的第六大卫星。
2014年，美国国家航空航天局宣布，卡西尼号发现了土卫二南极地底存在液态水海洋的证据，海洋厚度约为10公里。南极附近的冰火山向太空喷出大量水汽和其他挥发物，夹杂类似氯化钠晶体、水冰等固态粒子，喷射量约为每秒200公斤。喷出的水有一部分以“雪”的形态落回土卫二表面，一部分融入土星环中，另一部分甚至可到达土星。
2015年9月16日，美国国家航空航天局确认，根据卡西尼号的探测数据，其表面冰层下面拥有全球性海洋，而且海洋的底部有水热活动，即存在海底热泉。所以土卫二是寻找地外生物的最佳地点之一。分析还指出，土卫二的喷射现象源自地表下的液态水海洋。喷射物的化学成分以及引力场模型表明地下液态水源体是在与岩石接触的，所以可能是天体生物学中极为重要的研究对象。
所以不只是土卫六可能存在生命，土卫二也可能存在生命哦。



土卫二的喷泉

土卫六



泰坦星截图

泰坦是土星卫星中最大的一个，也是太阳系第二大的卫星。由于它是太阳系第一颗被发现拥有浓厚大气层的卫星，因此被高度怀疑有生命体的存在，科学家也推测大气中的甲烷可能是生命体的基础。土卫六可以被视为一个时光机器，有助我们了解地球最初期的情况，揭开地球生物如何诞生之谜。
同时，有明确的证据表明在土卫六的表面上存在液体湖泊。这是在太阳系中除地球以外看到的第一个液湖。 在这些液态甲烷湖中，最大的一个甚至要比地球上的五大湖还要大。
据部分科学家推测，土卫六上存在生命的可能性极大。关于可能的生命先有两个推测。第一个推测是，由于土卫六的构造及大气成分与早期地球有相似之处，土卫六上可能的生命与地球早期的生命形态有相似。另一个推测认为，土卫六上存在的生命形式与地球不同。地球生命以水为基础组成，而那里的生命以液态甲烷为基础，呼吸氢气，消耗乙炔。 在此种环境下，能够产生出怎样的物种，更令人好奇。



土卫六在南极的永久飓风

天王星的卫星



天王星 行星系统截图

天王星拥有5颗主群卫星，按与天王星的距离从近到远排列分别是：天卫五、天卫一、天卫二、天卫三和天卫四。



从左到右分别是：天王星、天卫十五、天卫五、天卫一、二、三、四

由于天王星的自转轴倾角极大，几乎是平躺在一侧，从而带动了整个卫星系统一起旋转，所以，你会发现它的卫星都是“竖着”围绕天王星公转的。在这我们介绍天卫中质量和体积最大的两颗。



天卫三 Titania 截图

天卫三是天王星最大的卫星，也是太阳系内第八大的卫星。其表面被火山灰覆盖着，这表明曾发生过火山活动。在它的表面有着长达数千公里的大峡谷，可能是由于内部的水冻结、膨胀，撑裂了薄弱的外壳而形成的。同时，它也被一种黑色物质重新覆盖过，可能是甲烷或水冰。



旅行者2号拍摄的天卫三，峡谷清晰可见



天卫四 截图

天卫四是距离天王星最远的大卫星，其体积和质量在天王星所有卫星中均位列次席，同时也是太阳系质量第九大的卫星。它由近乎等量的冰体水和岩石构成，其内部可能分化出岩石内核及冰质地幔。此外，在内核和地幔之间可能还存在着一层液态水。
天卫四的表面呈暗红色，其主要地形是小行星和彗星撞击后所形成的，并有许多直径达到210千米的撞击坑存在。



旅行者2号拍摄的天卫四照片

天王星的卫星系统在所有气体巨行星中是质量最小的一个，5颗最大卫星的质量总和也不到海卫一的一半，而海卫一的质量在太阳系所有卫星中也只能排到第7位。而且，天卫三和天卫四的核心和地幔边界处可能存在液态水构成的海洋。
海王星的卫星



海王星 行星系统截图

截至2014年6月份，海王星已发现14颗天然卫星，其中最大也最特别的当属海卫一（Triton）。


海卫一是环绕海王星运行的卫星中最大的一颗，它也是太阳系中最冷的天体之一，具有复杂的地质历史和一个相对来说比较年轻的表面。
在所有太阳系的大卫星中海卫一的轨道特别，它有一个逆行轨道（轨道公转方向与行星的自转方向相反）。虽然木星和土星的一些外部小卫星以及天王星最外部的三颗卫星也是逆行轨道，但是这些卫星中最大的土卫九的直径只有海卫一的8%，其质量只有海卫一的0.03%。逆行的卫星不可能与其行星同时在太阳星云中产生，因此它们是后来被行星捕获的。海卫一极有可能是被海王星捕获的柯伊伯带天体。
由于海卫一的轨道本来就离海王星非常近了，加上它的逆行轨道，它继续受潮汐作用的影响。估计在14亿年到36亿年内它会达到洛希极限。之后它可能与海王星大气层相撞，或者分裂成一个环。



旅行者2号拍摄到的海卫一

最后的排名
我们也看完了太阳系中各大行星的卫星，现在我们按他们 体积给出一个前八名的排行榜，榜单如下：
第一名：木卫三（Ganymede） 直径为 5262KM；
第二名：土卫六（Titan）直径为5150KM；
第三名：木卫四（Callisto）直径为4800KM；
第四名：木卫一（Io）直径为3637.4KM；
第五名：月球（Moon）直径为3476.28KM；
第六名：木卫二（Europa）直径为3138KM；（到此为止，木星四颗伽利略卫星全部上榜）
第七名：海卫一（Triton）直径为2706.8KM；
第八名：天卫三（Titania）直径为1578KM；

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擎宇温

土星最近增加到82了[飙泪笑]