簡介
土衛四,是環繞土星運行的一顆衛星。它是1684年由喬凡尼·多美尼科·卡西尼發現的。國際天文協會將它按照希臘神話中的泰坦狄俄涅定名為Dione(國際音標為/daɪˈɔʊni/,希臘語原文為Διώνη)。土衛四直徑約1120千米,上面有眾多的隕坑。在它的軌道上還有伴星土衛四B,它超前土衛四60°,位於土衛四與土星的引力平衡點上。而在土衛四B附近還有顆更小的伴星。
土衛四環繞土星的距離是377,420千米,其環繞周期為65小時41分鐘。土衛四軌道的偏心率為0.0022,相對於土星的赤道它的軌道的傾角為0.02°。土衛十二與土衛四位於同一軌道上,土衛十二位於土衛四的拉格朗日點L4上,在土衛四前方60°的位置。
命名
土衛四是於1684年3月21日被喬凡尼·多美尼科·卡西尼發現的。一開始卡西尼將他發現的土衛三、土衛四、土衛五和土衛八命名為“路易之星”(SideraLodoicea)來奉承法國國王路易十四,但是這個命名沒有被天文學家普遍接受。他們則將最早被發現的五顆土星衛星稱為土衛一至五。後來1789年土衛一和土衛二被發現後這個號碼命名法被擴展到土衛七(今天的號碼命名法後來被調整過,因此與當時的不一樣)。
1847年約翰·弗里德里希·威廉·赫歇爾建議使用希臘神話中泰坦的名字來命名土星的衛星,因此土衛四獲得了狄俄涅這個名稱。(在希臘神話中克洛諾斯是泰坦之一,而希臘神話中的克洛諾斯相當於羅馬神話中的薩坦,按照國際天文協會土星是以薩坦命名的,因此土星的衛星是按照希臘神話中他的兄弟姐妹命名的。)
地形地貌
土衛四的平均直徑為1118千米。土衛四主要由冰組成,不過它是土星衛星中密度第三高的(1.5克/立方厘米,土衛二和土衛六居第一和第二位),因此它的內部必須含有相當多的矽酸鹽岩石。土衛四的反照率為0.55,與土衛三和土衛二相比它比較暗。土衛四的表面溫度為-187°。它的自轉周期與公轉周期一樣長,也是65小時41分鐘,因此它與地球的衛星一樣是同步自轉。它的自轉軸與公轉軸之間的交角為0.006°。
土衛四比土衛五小一些,但與土衛五非常類似。它們的組成、反光率和地形均很類似,兩顆衛星均具有非常不同的前面和反面(前面指的是在公轉中朝著飛行方向的一面,反面指的是在公轉中背著飛行方向的一面)。土衛四的正面有比較多的撞擊坑,而且比較亮,而它的反面則完全不同,這一面比較暗,明亮的、細小的條紋遮蓋了上面的撞擊坑。這說明這些條紋是比較新的。這些條紋估計是凍的懸崖。
在土衛四上被發現的地質形態有:峽谷、線條、冰懸崖、撞擊坑。
形成研究
在背朝自轉方向的半球(逆半球)上,有一個在暗背景下的由亮條紋組成的網狀物和一些明顯的隕石坑,這些條紋覆蓋在隕石坑上,表明它們比較新。
朝自轉方向的半球(順半球)上有著很深的隕石坑並且有同樣的光亮反射。像木衛四一樣,這些隕石坑缺少在月球和水星上可看到的高度起伏的表面。
土衛四形成後不久是十分活躍的,一些變化過程(冰火山現象)使Dione的大部分換了新顏,順半球保留了條紋的地形,也可能在整個地表都有。不久之後,當內部活動和和地表變化結束後,發生了一系列很不強烈的撞擊。留下的隕石坑小到在旅行者上的照片都看不到,這主要集中於順半球,並除去了條紋地形,然而卻完整地保留在了逆半球。
探索發現
冰懸崖
在卡西尼·惠更斯號探測器2004年12月13日飛越土衛四之前這顆衛星上亮的線條狀的結構的來源不清楚,原因之一是唯一到那時為止唯一拍攝到這個結構的照片是從很遠的地方拍的。當時的推測是土衛四剛剛形成後地質活躍,冰火山改造了大部分表面。這些線條是沿著裂縫的爆發後冰雪重新落到土衛四表面形成的。後來這些地質活動停止後前面由於不斷受到隕星的撞擊這些線條被磨滅了。
2005年10月11日卡西尼號飛越土衛四時離土衛四隻有500千米並拍攝了懸崖的清晰照片,顯示這些懸崖有些達數百米高。
撞擊坑
土衛四表面有多種地形,其中包括含有很多撞擊坑的地形、含有中等撞擊坑數目的平原、含有少數撞擊坑的平原和地殼破裂的區域。含有很多撞擊坑的地區有許多大到直徑100千米的撞擊坑。平原地區的撞擊坑的直徑一般小於30千米。不過也有有很多撞擊坑的平原。大多數含有很多撞擊坑的地區位於土衛四的反面,而在它的前面也有含有少量撞擊坑的平原。由於土衛四表面有許多大於35千米的撞擊坑,因此它在早期撞擊率比較高時可能不斷被轉動。今天遺留下來的撞擊坑和比較亮的正面說明它現在的正面已經有數十億年是正面了。
氧氣
“卡西尼”探測器曾在2010年4月飛越土衛四上空,它攜帶的等離子體分光儀探測到土衛四上有氧離子存在的跡象。這個電漿分光儀是倫敦大學學院研究人員參與設計和製造的,英國倫敦大學學院研究人員在和同行分析了相關探測數據後認為,在土衛四上確實存在稀薄的氧氣。 這一發現使得土衛四加入了土星“有氧”衛星的行列,之前的觀測曾發現,土衛五以及其他一些土星的衛星上存在氧氣。
由於土衛四的表面由大片冰層覆蓋,不適宜生命存活,雖然本次研究在土衛四上發現了氧氣,但研究人員還是認為該衛星上存在生命的可能性不大。
神話傳說
在希臘神話中,Dione與宙斯(木星)生下了阿佛洛狄特(金星)。(阿佛洛狄特即維納斯是克洛諾斯把他的父親烏拉諾斯的肢體投入大海中時從泡沫中誕生出來的。摘自《羅馬神話故事》,有出入。--譯註)它是在1684年由卡西尼發現的。
細數太陽系的衛星
土星衛星
具體衛星 | 以與土星之距離從近到遠排列 |
牧羊犬衛星 | 土衛十五 | 普羅米修斯(土衛十六) | 潘朵拉(土衛十七) | 潘(土衛十八) | 土衛三十五 | S/2004 S 3| S/2004 S 4 | S/2004 S 6 |
共軌衛星 | 土衛十| 土衛十一 |
內圈大衛星 | 土衛一 | 土衛二 | 土衛三 (土衛十三 | 土衛十四) | 土衛四 (土衛十二 | 土衛三十四) |
內圈小衛星包括特洛依衛星 | 土衛三十二 | 土衛三十三 | 土衛四十九 | 土衛五十三 |
外圈大衛星 | 土衛五(土衛五環) | 土衛六 | 土衛七 | 土衛八 |
因紐特衛星群 | 土衛二十 | 土衛二十二 | 土衛二十四 | 土衛二十九 | 土衛五十二 |
諾爾斯衛星群 | 土衛九 | 土衛十九 | 土衛二十三 | 土衛二十五 | 土衛二十七 | 土衛三十 | 土衛三十一 | 土衛三十六 | 土衛三十八 | 土衛三十九 | 土衛四十 | 土衛四十一 | 土衛四十二 | 土衛四十三 | 土衛四十四 | 土衛四十五 | 土衛四十六 | 土衛四十七 | 土衛四十八 | 土衛五十 | 土衛五十一 | S/2004 S 7 | S/2004 S 12| S/2004 S 13| S/2004 S 17| S/2006 S 1 |S/2006 S 3 | S/2007 S 2 | S/2007 S 3 |
高盧衛星群 | 土衛二十一 | 土衛二十六 | 土衛二十八 | 土衛三十七 |