它是土星最大的衛星，它是地球之外唯一一顆有湖海、會下雨的天體

最新 02-11

土星最大的衛星，土衛六泰坦（Titan），是目前太陽系中已知的唯一一顆擁有稠密大氣層和液態海洋的衛星。它的表面到底長什麼樣子？馳騁土星系13年，直到去年才光榮退役的卡西尼號為我們揭開了土衛六神秘的面紗。土衛六在可見光和近紅外波段下長這樣，不能說對地形毫無貢獻，但只能說是霧裡看花…貢獻有限吧…來源：NASA

值得特別注意的是，正因為土衛六被稠密的大氣層所覆蓋，所以對軌道器而言，儘管可見光和近紅外波段的光學影像對識別地貌（尤其是識別湖）也有一定的輔助作用，但精確探測表面信息（尤其是探測地形信息）主要還是得靠雷達，這點和當年麥哲倫號對金星的探測非常像（惠更斯號著陸器可以近距離觀測表面，但這點覆蓋率忽略不計）。

1、基本地貌

卡西尼號截止到2015年6月的成果。來源：NASA

整體而言最顯眼的是赤道一帶的亮區和暗區，其中香格里拉暗區是惠更斯號的著陸地。土衛六上幾乎所有的山也都在赤道區域。

土衛六表面地貌的命名非常之混亂，混雜了各種神話和傳說故事，挑幾個和中國有關的：

Shangri-La ：香格里拉暗區，來自James Hilton的小說《失落的地平線》；

Xanadu：上都亮區，元朝首都，來自18世紀英國詩人柯勒律治（Samuel Taylor Coleridge）的詩中所描述的傳說中忽必烈的宮殿所在之處。土衛六上最大的一塊亮區；

Ching-Tu：凈土暗區，來自中國佛教；

Tui Regio：兌區域。當初的命名者誤以為這是中國代表「快樂，愉悅和水」的神的名字，其實來自八卦中的兌卦。此處由熔岩流的侵蝕痕迹，可能有冰火山。

2、湖和海

早在1995年，哈勃望遠鏡的觀測結果就表明土衛六表面很可能有液態的甲烷存在，這一預測被2004年抵達土星的卡西尼號所證實。

卡西尼號拍攝的麗姬亞海(Ligeia Mare) 來源：NASA

卡西尼號和惠更斯號發現，土衛六表面有著大量以甲烷為等液態的碳氫化合物（下面我們都用甲烷代表）的湖和海，有著甲烷的循環，會下甲烷雨，有著液態物質沖刷過的類似河道一樣的痕迹——總之就是把水換成甲烷的話，土衛六和地球非常相似。

惠更斯號著陸器拍攝的土衛六表面的「河道」。來源：NASA

土衛六的甲烷循環。來源：NASA

土衛六的湖和海幾乎全部位於南北極70°以上，目前已有80個湖（Lacus）和3個海（Mare）得到國際天文聯合會IAU正式命名。

土衛六上主要的湖和海（暗黑色區域）(Hayes et al., 2017 Figure S1)

3、連通的海洋，統一的海水面，土衛六也有海拔

在地球和行星上山的高度是怎麼測量的？里我曾經介紹過，「海拔」這種東西可是咱們地球的專屬——因為只有表面有大量而穩定的液態物質分布的天體才能用海拔這種「高級」的方式來衡量高程。

出於實際的需要，我們對地球引入了一個不規則的參考面作為高程起始面，這個參考面上的重力位處處相同——這就是所謂的「大地水準面」。因為地球上的海洋相互連通，所以海水自動就會穩定地保持這樣一個不規則的形狀，不會發生大範圍的高低流動（波浪之類的小尺度擾動不算），於是這個統一的海平面就成了地球上萬事萬物天然的高程參考面，以這個參考面為起點測量的高度就是我們日常所說的「海拔」了。

地球的海水面是天然的大地水準面，也是天然的高程起算面。左圖來自水印，已獲作者授權。

而對卡西尼號雷達探測獲取的最新地形數據發現，1) 土衛六幾個海面上的重力位也是相同的，2) 高處乾涸的盆地底部的高度高於附近的湖/海面，表明土衛六的大型「水域」是相互連通的，這些「水面」可以作為土衛六天然的海拔高程起始面。此外，也有一些小型水域的水平面明顯高於附近的平均海水面，表明這些區域是完全孤立的，和主水域並不連通 (Hayes et al., 2017)。

4、最新的土衛六地形圖：告一段落

從2004年開始，卡西尼號的雷達測高觀測就沒停過，每次路過土衛六（重力助推）的時候都要順便測那麼一圈半圈的。