土卫七

高度不规则（非球形）天体

土卫七（Hyperion，常译为“亥伯龙”、“海伯利安”）是环绕土星运行的一颗卫星，距土星148100千米，每21.3天绕土星旋转一周。

发现历史

约翰·赫歇尔（John Herschel）在他的1847年出版的《好望角天文观测结果》中建议了土星前七颗卫星的名字。土卫七在不久之后的1848年9月16日被发现威廉·邦德发现，两天后威廉·拉塞尔也独立发现了土卫七，并支持按约翰·赫歇尔书中建议的方案Hyperion来命名。威廉·拉塞尔还在威廉·邦德之前公布这个发现。

Hyperion是希腊神话中泰坦（警觉和观察之神）的名字，常被译为亥伯龙、海伯利安、休伯利安。Hyperion是大地之神盖亚（Gaia）与天空之神乌拉诺斯（Uranus，天王星）的儿子，他是最早的太阳神，是太阳神赫利俄斯（Helios）的父亲，是月亮神和缪斯女神之父，是泰坦克罗努斯（Cronus，在希腊神话中相当于罗马神话中的农神Saturn，也就是土星）的哥哥。土卫七也被称为Saturn VII。

物理特性

形状

土卫七最长的直径仅有360千米，但却是太阳系中已知高度不规则形状（非椭球形，即不处于流体静力平衡）的最大物体之一，仅次于海卫八。土卫七的质量约为土卫一的15%，土卫一是已知质量最小的椭球体。土卫七上最大的撞击坑直径约为121.57千米（75.54英里），深度为10.2千米（6.3英里）。对这种不规则形状的一种可能解释是，土卫七原本是一个更大星体的碎片，在远古时代受到巨大撞击而破碎。原始土卫七的直径可能在350–1000千米（220–620英里）之间。据推测在大约1000年的时间里，原始土卫七破碎产生的碎片会以低速撞击土卫六，使土卫六大气中充满了各种挥发物质。卡西尼号在2005年9月26日飞掠土卫七时，探测器出乎预料地发现土卫七释放出强烈的带电粒子流，电压高达200伏。土卫七的表面很可能带静电，因为它沐浴在来自于太阳和土星的带电粒子中。

组成

像大多数土星的卫星，土卫七的低密度表明它主要由水冰组成，只有少量岩石。土卫七的物理成分可能类似于一堆松散堆积的瓦砾。但是，与大多数土星卫星不同的是土卫七较低的反照率（0.2–0.3），说明它至少被一薄薄的深色物质所覆盖。这可能是来自土卫九（那要黑得多）从土卫八那里获得的物质。土卫七比土卫九更红，并且与土卫八上深色物质的颜色非常接近。土卫七的孔隙率约0.46

表面特征

旅行者2号飞掠土星系统时，仅在远处拍摄了土卫七，只能辨别出独立撞击坑和一个巨大的山脊，但无法辨别土卫七表面细节。卡西尼号拍摄的早期图片显示了土卫七有一种不寻常的外观，但是直到卡西尼号于2005年9月25日首次近距离飞掠土卫七时，才充分揭示了土卫七的奇异之处。土卫七的表面覆盖有深而锐利的撞击坑边缘使它看起来就像一块巨大的海绵，或者一个巨大的榴莲。包含长链碳和淡红色物质填满每个撞击坑的底部，并且看起来与其他土星卫星（尤其是土卫八）上发现物质非常相似。科学家认为土卫七不同寻常的类似海绵的外观归因于如此大的物体密度却异常的低。土卫七的低密度使其具有相当大的多孔性，表面重力较弱。这些特征意味着撞击物体倾向于压实表面而不是挖掘表面，并且从表面吹走的大多数物质永远不会返回。卡西尼号在2005年和2006年飞掠土卫七期间获得的最新数据分析表明，其中约有40％的体积是空的。在2007年7月，有人认为这种孔隙率将使撞击坑几乎永远保持不变。新分析还证实，土卫七主要由水冰组成，岩石很少。

观测资料

旅行者2号拍摄的图像以及之后的地面光度测定显示土卫七的自转是混沌的。也就是说，土卫七的自转轴摆动幅度太大，以至于自转轴的指向不可预测。土卫七的李雅普诺夫时间大约为30天，土卫七与冥卫一、冥卫二，是太阳系中仅有的几颗已知自转混沌的卫星，尽管这种情况在双小行星中很常见。土卫七也是在太阳系中仅有的未被潮汐锁定的天然卫星。土卫七非常不规则的形状，轨道相当偏心且靠近比其大很多的土卫六。这些因素共同限制了可能稳定旋转的条件。土卫六和土卫七之间3：4轨道共振也可能使自转混沌旋转的可能性更大。与土星的许多其他卫星相比，土卫七表面具有相对均匀的后随半球和前导半球，这可以用自转未被锁定来解释。

卡西尼号在中等距离上多次拍摄土卫七。第一次近距离飞掠发生在2005年9月26日，距离500千米（310 英里）。2011年8月25日，卡西尼号在25000千米（16000英里）的距离上又进行了另一次抵近，第三次接近发生在2011年9月16日，最近时距离58000千米（36000英里）。卡西尼号的最后一次飞掠是在2015年5月31日，距离约34,000千米（21,000英里）。

2022年12月，媒体报道，研究人员开发了一种特殊的空间图像摄影测量处理技术，以确定具有复杂旋转的小天体的形状和物理参数。借助这项技术，专家们制作了世界上第一张“土卫七”的摄影地图。

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