土星卫星

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土星拥有许多卫星,至目前为止所发现的卫星数已经有30个。其中被命名的卫星中,11个是直径在300千米以下的小卫星,6个是直径在400~1500千米之间的中型卫星,还有一颗直径为5150千米的大卫星土卫六-泰坦。在土星的卫星当中,最内侧的6个都是小卫星,它们可能原本是大颗冰天体的碎片,与土星之间彼此有着密切的关系。
中文名
土星卫星
外文名
satellites of Saturn
分    类
卫星
发现者
美马斯恩克拉多斯 等

土星卫星土星卫星

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太阳系中最庞大的卫星系统。最外的土卫九是逆行卫星 ;从土卫十土卫七有8颗属规则卫星。最大的土卫六仅次于木卫三,是最早发现有大气的卫星,其大气密度为地球大气的5倍,主要成分是氮和甲烷,其表面是粘稠状的碳氢化合物,一度是人们寻找地外生命的希望,但空间探测已予以否定。土卫系统中还有几颗卫星同轨的奇特现象,如土卫十三、十四就分别在土卫三前后各60度处,构成了两个正三角形;而土卫十、十一有时会靠得很近,还有几颗卫星位于环内,这也是造成土星光环结构复杂
土星被拍到四个卫星 土星被拍到四个卫星
多变的原因之一。
土星环及其卫星.ESA图片拥有美丽的行星环的土星有着数量众多的卫星,它们中的34个已经有了名字;它们的精确数据并不清楚,因为有如此多的物体在如此宽广的土星轨道里围绕着它做运行。最近,2000年下半年做的一次观察发现了另外12颗有着奇异轨道的卫星,这说明它们原先是一个大天体的碎片,后来才被土星的引力场捕获。(<<自然>>;杂志412卷,163-166页)
被认为在1905年发现存在的卫星Themis,实际上并不存在。
土星卫星中最值得注目是土卫六,它是太阳系中唯一拥有稠密大气层的卫星。
2004年12月25日圣诞节,卡西尼号释放出惠更斯号,后者开始历时三周独自前往土卫六之旅。卡西尼—惠更斯号探测器是在2004年7月1日进入环绕土星分轨道的。卡西尼—惠更斯号任务同时也增加了发现卫星的数量。
土星的卫星[1] 
名称
直径(km)
质量(kg)
平均轨道半径(km)
轨道周期
位于何处
发现年份
3923.80×10^19185,5200.942422 日
  
1789年
土卫二恩克拉多斯4987.30×10^19238,0201.370218 日
  
1789年
土卫三特提斯10606.22×10^20294,6601.887802 日
  
1684年
土卫四狄俄涅11201.05×10^21377,4002.736915 日
  
1684年
土卫五雷亚15302.49×10^21527,0404.5175 日
  
1672年
土卫六泰坦51501.35×10^231,221,83015.94542 日
  
1655年
土卫七许珀里翁286 (410 × 260 × 220)1.77×10^191,481,10021.27661 日
  
1848年
土卫八伊阿珀托斯14601.88×10^213,561,30079.33018 日
  
1671年
土卫九菲比2204.00×10^1812,944,300-548.2 日**诺尔斯群1899年
土卫十杰纳斯178 (196 × 192 × 150)2.01×10^18151,4720.6945 日
  
1966年
土卫十一埃庇米修斯115 (144 × 108 × 98)5.60×10^17151,4220.6942 日公用轨道1980年
土卫十二海琳33 (36 × 32 × 30)不详377,4002.736915 日尾随狄俄涅后的特洛依小行星1980年
土卫十三泰莱斯托29 (34 × 28 × 36)不详294,6601.887802 日特提斯前方的特洛依小行星1980年
土卫十四卡吕普索26 (34 × 22 × 22)不详294,6601.887802 日尾随特提斯后的特洛依小行星1980年
土卫十五阿特拉斯30 (40 × 20)不详137,6700.6019 日A环外围1980年
土卫十六普洛米修斯91 (145 × 85 × 62)2.70×10^17139,3500.6130 日F环内1980年
土卫十七潘多拉84 (114 × 84 × 62)2.20×10^17141,7000.6285 日F环外围1980年
土卫十八202.7×10^15133,5830.575 日恩克环缝(A环环缝)内1990年
土卫十九伊米尔18不详23,096,000-1312.4 日**挪威群2000年
土卫二十Paaliaq22不详15,199,000686.9 日因纽特群2000年
土卫二十一Tarvos15不详18,247,000925.6 日高卢群2000年
土卫二十二Ijiraq12不详11,440,000451.5 日因纽特群2000年
土卫二十三Suttungr7不详19,463,000-1016.3 日**挪威群2000年
土卫二十四Kiviuq16不详11,365,000449.2 日因纽特群2000年
土卫二十五Mundilfari7不详18,709,000-951.4 日**挪威群2000年
土卫二十六Albiorix32不详16,404,000783.5 日高卢群2000年
土卫二十七Skathi8不详15,647,000-728.9 日**挪威群2000年
土卫二十八Erriapo10不详17,616,000871.9 日高卢群2000年
土卫二十九Siarnaq40不详18,160,000893.1 日因纽特群2000年
土卫三十Thrymr7不详20,382,000-1086.9 日**挪威群2000年
土卫三十一Narvi7不详18,719,000-956.2 日**2003年
土卫三十二Methone3不详194,0001.01日
  
2004年
土卫三十三Pallene4不详211,0001.14日
  
2004年
土卫三十四Polydeuces3.5
  
377,3962.736915日尾随狄俄涅后的特洛依小行星2004年
土卫三十五Daphnis~7
  
136,5050.59537Keeler缝2005年

土星卫星卫星数量

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土星卫星已确认的最少有10颗。按与土星距离由近及远排列为:土卫十土卫一土卫二土卫三土卫四土卫五土卫六土卫七土卫八土卫九。据报道1979年9月1日行星际探测器“先驱者”11号又发现一颗新卫星,暂取名“先驱岩”(Pioneerrock)或1979S1,但尚未确认。其中土卫十离土星的距离只有159,500公里,仅为土星赤道半径的2.66倍,已接近洛希极限。土卫八的轨道面与土星赤道面的交角为14°7,而其轨道面与土星的公转轨道面的交角为16°3,是不规则卫星;土卫九在一个偏心率达0.1633的椭圆轨道上绕土星公转,其轨道面与土星赤道面的交角约为150°,也是不规则卫星。除土卫八和土卫九外,土卫一至土卫七以及土卫十都是规则卫星,在土星赤道平面附近以近圆轨道绕土星转动。在土卫一至土卫十这10颗土星卫星中,土卫九是唯一的逆行卫星,因为它的轨道面与土星的公转轨道面的交角为174°42┡,它绕土星的转动方向和土星绕太阳的转动方向相反。
在土卫系统中值得特别提出的是土卫六、土卫一和土卫八。土卫六又名提坦(Titan)。它的半径达2575公里左右,是太阳系中居第二大的卫星,仅次于木卫三盖尼米得,比最靠近太阳的行星──水星还大。它每隔16天左右绕土星运行一周。由于它质量大和离太阳远,按逃逸速度推算,它可能存在着大气。1944年,柯伊伯果然在土卫六光谱中发现了甲烷谱线,从而得知它确有大气。现在知道,它的大气的主要成分是甲烷和氢,大气压是1.5个地
土星的两颗卫星 土星的两颗卫星
球大气压左右。土卫六表面可能是冰,温度约125K。1979年 9月,“先驱者”11号离开这颗卫星 356,000公里处拍摄了它的照片。土卫六呈现橙色。这颗卫星的大气中的云层是由甲烷、乙烷、乙炔(还可能有氮)等组成的;这些成分在太阳紫外线辐射的作用下离解,便形成上述颜色。“先驱者”11号还测得土卫六上层大气的温度为-200℃,同土星环的温度差不多。
土星有多少卫星?1996年时为18颗,2000年就上涨到了24颗,2003年是53颗,2005年则达60颗,最近发现有62颗

土星卫星运行特点

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逆行轨道围绕土星运行 (与行星自转方向相反)
目前不清楚其是否是真正的卫星或只是F环的一个稳定碎片
一些特洛依小行星与土星卫星使用相同的名字:潘多拉55,狄俄涅106,雷亚577,普罗米修斯1809,埃庇米修斯1810,潘4450。

土星卫星土卫一

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土卫一是土星8个大的、形状规则的卫星中最小且最靠近土星的一个。直径392公里,与土星平均距离约185520公里。轨道近圆形。公转周期为23小时,正好是土卫三公转周期的一半,所以,这两颗卫星总是在土星的同一侧相遇。这种现象叫轨道共振态,原因还不清楚。土卫一的自转和公转同步,所以它总是以同一半球朝向土星。这一点类同月球与地球的关系。土卫一的平均密度仅为水的1.2倍,其表面有冻冰的特征。根据这些理由,可以认为,土卫一的主要成分是冰。它的表面明亮,布满碗形的深陨石坑。陨石坑深度大,是因为表面重力小的缘故。土卫一上最引人注目的表面结构是一个直径130公里的环形山,它位于朝向土星一面的半球中央。山壁高5千米,底深10公里,中央有一座长6千米的山峰。这是太阳系中已发现的、整体最大的陨击结构。
土卫一对土星光环的结构具有重要的动力学效应。土卫一围绕土星的转动周期为22小时25分。如果在土星光环卡西尼环缝中有一个质点,那么,其转动周期恰好是土卫一转动周期的一半。有些天文学家据共振理论认为,卡西尼环缝乃是土卫一引力扰动的直接结果。在土卫六轨道附近有一个氢云。

土星卫星土卫二

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土卫二是土星的第三颗大卫星。在美国行星探测器“旅行者”2号于1981年从这一天体附近飞过以前,人们除知道它的轨道外,其他
土卫二 土卫二
一无所知。在探测器靠近到87140公里处,发现土卫二有复杂的地质结构。
观测表明,土卫二已经历了5个不同的演化时期。几个无环形山区域的年龄不超过1亿年。由于这一时段只占土卫二整个寿命的2%,似乎可以认为它还是一颗仍处于“活动期”的卫星。继续进行这种地质活动的能量可能来自土星和土卫四的起潮力。土卫二的直径为500公里,以圆形轨道环绕土星公转,和土星的平均距离为238020公里。平均密度只比水大10%,说明它的成分有一半或更多是冰。在土星的卫星中,土卫二的密度是最低的。它的反照率达100%,虽有环形山和崎岖的原野,但基本上是平坦的。

土星卫星土卫三

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土卫三的主要成分是纯水冰。它的直径1060公里,在离土星294660公里处环绕土星运行。土卫三有两个值得注意的特征:一是有一 条长达整个星球周长四分之三,占了整个表面5%到10%的大裂缝。
据推测,大裂缝是卫星内部的水的冻结膨胀造成的;一是有一个直径400公里的环形山及内部巨大的中央峰。土卫四的直径为1120公里,在平均距离为377400公里的近圆轨道上绕土星顺行。它66小时左右公转一周,正好是土卫二公转周期的2倍,估计是由于土卫二的潮汐热能所致。
由于潮汐摩擦,土卫四的自转与公转同步,也总是以同一面对着土星。

土星卫星土卫四

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土卫四的表面亮度差别颇大,面朝轨道运行方向的前半面通常比后半面亮。但平均起来说,土卫四的反照率是很高的。
据此猜测,它的表面由大量的冰构成。卫星密度是水的1.4倍,估计它由约40%的岩石与60%的冰构成。在这颗卫星上显然曾发生过大量冰溶化和地壳表面再造活动,因而同其他土星卫星相比,表面上环形山 较少。
大多数环形山都在朝轨道运动的亮面上。较暗的后半面则被许多形成网状结构的亮纹所割裂。其中有些是呈线状的槽沟和山脊。这些亮纹被解释为可能是由于挥发性物质从土卫四内部沿线状裂缝冒出并重新凝结而成的。尽管在土卫四背面网状结构中央附近也有大碰撞的迹象,但对土卫四表面为什么有这种明显的不对称性迄今仍不清楚。

土星卫星土卫五

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土卫五的直径为1530公里,在平均距离为527040公里的近圆轨道上绕土星顺行。密度是水的1.3倍,因此,一般认为它主要是由冰构成的。红外光谱也显示其表面主要由霜构成。土卫五表面的反照率较高,但在不同区域有很大差别。同大多数土星的卫星一样,土卫五的自转与公转也是同步的,因而也总是以同一面对着土星。同土卫四一样,土卫五朝轨道运行方向的前半面既亮又多陨石坑,而后半面则较暗,而且上面只有一些亮纹和少量的陨石坑以及一些表面再造的迹象。尽管在土卫五的表面冰多于石,多陨石坑的一面却很像水星和月球上的那些密布陨石坑的高地。在土星系中,表面陨石坑最多的就是土卫五。
在温度极低的情况下,冰与岩石显然有相似的力学性质。在陨石坑少的那一面,可看到亮的,呈线状或
土星卫星 土星卫星
折线状的条纹,它们可能是大规模表面再造和一些挥发性物质(如水或甲烷气体)从裂缝里大量冒出的结果。陨石坑中的亮斑也可能是这种情况造成的。

土星卫星土卫六

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公转轨道 距土星 1,221,830公里
卫星直径 5150公里
卫星质量 1.35e23千克
土卫六是在1655年由惠更斯发现的。其间人们一直认为土卫六是太阳系中最大的卫星,并取名为泰坦(在希腊神话里,泰坦是一个巨人家族)。
旅行者1号的任务的之一就是对土卫六的研究。旅行者1号在距其表面4000千米的高空飞行,虽然它的摄像机不能穿透土卫六的大气层,但还是为人们拍摄了一些的珍贵照片,人们现在与它邂逅的几分钟比先前的300年了解的更多。
土卫六是由近一半的冰和一半的岩石物质组成的。它可能被分成许多层,拥有一个直径3400千米,被许多由多种冰晶体组成的地层环绕的岩石核心。它的内部可能还是热的。它的密度很大,以致于自身的引力使它向中心压缩。
土卫六的大气层很值得注意,在地表,它的压力大于150千帕(地球大气压101千帕;比地球的高50%)。它主要由分子氮组成(就像地球的),另外仅有6%的氩气和占有一些百分比的甲烷。十分有趣的是,还有一打微量的其他有机化合物(比如乙烷氢氰酸二氧化碳)。这些有机物像甲烷一样形成。它们在土卫六的大气层上部被太阳光破坏。这样的结果是类似于在大城市上空发现的烟雾,但要更厚。在许多方面,这类似于地球历史上生命开始出现的早期的条件。

土星卫星土卫七

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土卫七是土星一颗较小的卫星,它每23.3天绕土星一周,距土星1481000公里,位于土卫六和土卫八轨道之间。它是外形不规则的天体,其大小为410公里×260公里×22公里。具有较高的反照率(30%),这说明它表面为冰霜所覆盖。

土星卫星土卫八

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土卫八是土星卫星系统中的一个外围卫星,以其表象而显异常。法国天文学家卡西尼于1671年发现。土卫八以79.33个地球日环土星一周,与土星的距离为3561000公里。半径730公里左右,整体密度1.16。一个具有如此小的密度的固态天体只能是主要由冰组成。已观测出土卫八的自转周期等于其公转期,这和月球的情况一样。
土卫八的固态表面受近距的其他大行星的引力作用也出现潮汐。其结果是土卫八的一面在其轨道运动中总是朝前,而另一面总是后随。朝前的半球只反射出照射其上的日光的一小部分而显得特别黑暗,而后随的半球却是一个比朝前的半球亮10倍的良好反射体。在太阳系所有天体中,它是亮度变化幅度最大的一个。“旅行者”号探测器在朝前的半球上发现有陨击的环形坑,但在后随的半球上没有。明亮的后随半球的表面物质中,可以肯定的是有水冰,不太肯定的是甲烷和其他的冰的混合物。
朝前半球表面上的黑暗物质被认为是有机分子化合物,或许来自土星最外围的卫星——土卫九,或许是太阳紫外辐射冰中的甲烷而就地形成的。若是后面一种方式,甲烷冰的快速蒸发,以及受微陨石的轰击将表面物质从朝前半球弹道式传输到了后随半球,这或许可以解释前后两半球的亮度不对称性。土卫八的特点是它的一个半面的亮度比另一半面大6倍;暗的半面如同黑漆,亮的半面如同白雪,原因迄今未知。
土星新发现光环和土卫八关系 土星新发现光环和土卫八关系
美国航空航天局(NASA)的科学家近日(2009年10月8日新闻)发现土星周围存在一个“隐形”的巨大光环(如图),由冰和尘埃微粒组成,可以容纳10亿个地球。光环的发现可能有助于解释关于土星另一卫星土卫八的一个古老而神秘的问题。新发现的光环旋转轨道与土卫八相反。科学家们推测,光环内的尘埃飞溅到土卫八表面上,形成了黑色区域。
“长久以来,航天学者一直认为菲比与土卫八表面之上的黑色物质之间存在某种联系,新发现的光环为此提供了令人信服的证据。”新光环的发现者之一、马里兰大学专家道格拉斯·汉密尔顿说。

土星卫星土卫九

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土卫九直径约220公里,距离土星平均距离约为12952000公里。是已知土星卫星中距土星最远的一个。轨道偏心率很大,同土星环面的倾角也很大。它是一颗规则卫星,但为逆行。在土卫一至土卫十这10颗土星卫星中,土卫九是唯一的逆行卫星,它绕土星的转动方向和土星绕太阳的转动方向相反。因此,土卫九可能是一颗被俘获的像小行星那样的天体,而不是土星原来固有的卫星。

土星卫星土卫十

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土卫十是一个不规则形状的小卫星,它和土卫十一使用两条距离只有五十公里的轨道环绕土星运行,当它们非常接近时,便会交换轨道,较外的转到较内,较内的转到较外,这情况每四年发生一次。
目前,这是一个罕见的情况,“卡西尼”号探测器到达土星后将会查明原因。由于土卫十的表面受了很多大大小小的撞击,因此相信它的表面有数十亿年的历史。

土星卫星其他小卫星

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土星卫星土卫十一

土卫十一与土卫十为"双星"。
它的表面有许多直径大于30千米的陨石坑(环形山),也有大大小小的山脉和沟。人们广泛的概念认为土卫十一一定十分古老。

土星卫星土卫十二

它是在1980年被地面天文台的Laques和Lecacheux发现的。
土卫十二在Dione土卫四的拉格朗日前点上,因此有时它被称为"Dione B".

土星卫星土卫十三

它是在1980年由Smith, Reitsema, Larson和Fountain通过地面观察而发现的。Telesto在土卫三拉格朗日点的前点上。

土星卫星土卫十四

土卫十四在土卫三的拉格朗日点的后点中。
土卫十四和土卫十三都属于太阳系中的小卫星。
注解:旅行者号CD-ROM中的土卫十四的照片被标错了号;它们实际上是土卫十六的照片。同样的,标为土卫十三的照片实际上是土卫十七的。

土星卫星土卫十五

它是在1980年由R. Terrile从旅行者号传回的照片上发现的。
土卫十五好像是一颗A光环的牧羊卫星。

土星卫星土卫十六

土卫十六是F光环中的一颗牧羊卫星。
土卫十六有许多山脉和山谷和一些直径为20千米左右的陨石坑。但是看上去它的陨石坑比周围邻近的卫星(土卫十七,土卫十和土卫十一)少。
从它们很低的密度和相对较高的反照率来看,土卫十六,土卫十七,土卫十和土卫十一可能是多孔的冰质天体。(注解:对于这些数值还有很多不能确定。)
根据1995年6月的土星光环平面交叉线观察发现,土卫十六比从旅行者号1981年数据算出的所在位置落
土星卫星 土星卫星
后了20度,这是不足以用观察误差所能解释的。可能土卫十六的轨道最近与F环遭遇而发生改变或者他可能有一个小伴星与它一起分享这个轨道。

土星卫星土卫十七

这颗卫星于1980年被Collins和他的同伴从旅行者号的照片上发现。
土卫十七是F光环外的牧羊卫星。从右边的图片上可看到土卫十七和不明显的F光环,土卫十六及A光环的部分。
这颗卫星上的陨石坑比附近的土卫十六上的更大,土卫十七至少有两个直径大约30千米的大陨石坑。但是它没有长条形的山脉和峡谷。

土星卫星土卫十八

土卫十八在土星A光环带的Encke沟中。
光环附近的小卫星在光环中产生的波状图案。在发现土卫十八之前,一次对土星A光环的边缘的这种图案的研究预言了一颗小卫星的位置。依靠对10年前旅行者号的照片中在预言地点的再次研究发现了土卫十八。
可能有更多的在土星光环中的卫星[1]  将被发现。

土星卫星其他迷你卫星

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除了土卫一至土卫十八,土星还有三十四颗已命名的迷你型的卫星,还有八颗未命名的迷你型的卫星。它们是:土卫十九Ymir土卫二十Paaliaq土卫二十一Tarvos土卫二十二Liraq,土卫二十三Suttungr土卫二十四Kiviuq土卫二十五Mundilfari土卫二十六Albiorix土卫二十七Skathi,土卫二十八Erriapus,土卫二十九
土星卫星 土星卫星
Siarnaq土卫三十Thrymr土卫三十一Narvi,土卫三十二Methone,土卫三十三Pallene,土卫三十四Polydeuces,土卫三十五Daphnis,土卫三十六Aegir,土卫三十七Bebhionn,土卫三十八Bergelmir,土卫三十九Bestla,土卫四十Farbauti,土卫四十一Fenrir,土卫四十二Fornjot,土卫四十三Hati,土卫四十四Hyrrokkin,土卫四十五Kari,土卫四十六Loge,土卫四十七Skoll,土卫四十八Surtur,土卫四十九Anthe,土卫五十Jarnsaxa,土卫五十一Greip,土卫五十二Tarqeq,这些都是已命名的迷你型的卫星,因为已命名的迷你型的卫星太小了,所以不能详细的列出来,只能提供它们的名字了。
据英国《每日邮报》在线版6月7日(北京时间)报道,美国宇航局(NASA)科学家们表示,他们已在土星最大的卫星——土卫六(泰坦,Titan)上发现了生命存在的证据。这些原始形态的早期外星生命正在“呼吸”着土卫六大气层气体,并且以地表可燃物为食。这可能代表了地球水基生命形式之外的另一种生命形式。
土卫六是土星最大的卫星,亦是太阳系唯一一个拥有浓厚大气层的卫星,其表面被山峦、湖泊与河流所覆盖,被天文学家视为拥有最接近地球环境的卫星,有助人类了解地球最初期的情况,揭开地球生物如何诞生之谜。而今,“卡西尼”号轨道探测器在分析了土卫六表面复杂化学成分后得了不寻常的数据,其由两份完全独立的报告公布出结果。
“卡西尼”号发现,土卫六存在有机化学物质。科学家早前曾猜测,土卫六大气中的氢会与悬浮颗粒中的碳结合成乙炔,沉降覆盖到行星的表面,但“卡西尼”号并没有发现乙炔存在。登载在《国际太阳系研究》杂志的论文指出,当氢气穿流过土卫六的大气层之后,便消失于其地表,这或许意味着它们被“外星虫类”呼吸掉了。而另外一篇登载在《地球物理研究》杂志的文章换了种说法,指出土卫六的表面缺乏某种特定化学物质,科学家们据此相信其应是为生命体所消耗。由于土卫六上的液体并不是水而是甲烷,因此科学家们推测那里的生命是以甲烷为基础。
但有专家提醒,以上迹象可能另有解释:含氢化合物沉降的现象在早期地球大气层中一直存在,但地球上并没有这种“另类”的生命形式出现。不过综合来看,现有迹象符合以甲烷为基础的生命存在的条件。
NASA的天体生物学家克瑞斯·麦凯表示:“如果这些迹象确实证明了生命的存在,那将令人兴奋不已,其代表了地球水基生命形式之外的另一种生命形式。”
亦有科学家认为,土卫六已然具备了生命进化的化学基础,只待合适的光热去开启这一进程——或许,当太阳膨胀到吞噬掉地球的那一天,土卫六却将因此变得温暖而具备了适合生命生存的理想条件。
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参考资料
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自然 宇宙 学科 太阳系 天体 土星 卫星