自1997年發(fā)射以來(lái)，“卡西尼號(hào)”飛行器已經(jīng)在太空中旅行了62億千米，并向地球發(fā)回了4500億字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中包括超過(guò)30萬(wàn)張風(fēng)起云涌的土星、雄偉壯麗的土星環(huán)以及豐富復(fù)雜的土衛(wèi)（土星衛(wèi)星）系統(tǒng)的圖像。作為“卡西尼號(hào)”成像科學(xué)團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)頭人，卡羅寧·波爾克女士負(fù)責(zé)收集和分析這艘飛行器傳回家里的所有高像素照片，并且在一個(gè)專門(mén)網(wǎng)站上回答公眾對(duì)于這些照片的疑問(wèn)。

透過(guò)“卡西尼號(hào)”的視野，波爾克仿佛在凝望土星的環(huán)系統(tǒng)，那里的數(shù)萬(wàn)億次甚至更多次微粒推撞產(chǎn)生了環(huán)中怪異的裂縫、輪輻和不斷遷移的連環(huán)堆積。她目睹了爆發(fā)于土星淡黃色大氣層中的一場(chǎng)直徑寬達(dá)29萬(wàn)千米的巨型風(fēng)暴，它環(huán)繞土星并不斷爆裂出藍(lán)色閃電。當(dāng)“卡西尼號(hào)”發(fā)現(xiàn)比水星還大的土衛(wèi)六（泰坦）兩極點(diǎn)綴著由液態(tài)甲烷和乙烷組成的湖泊時(shí)，波爾克也在場(chǎng)。

“卡西尼號(hào)”任務(wù)帶來(lái)的最大驚奇或許是，波爾克看見(jiàn)了從土衛(wèi)二（恩克拉多斯，與美國(guó)科羅拉多州面積相仿）噴發(fā)的、含有有機(jī)化合物的明亮水冰射流。恩克拉多斯曾被不屑一顧，因?yàn)樗徽J(rèn)為是一顆枯燥、惰性、由冰和巖石組成的球體而已。但事實(shí)上，恩克拉多斯上面的水冰噴泉是太陽(yáng)系中最令人訝異的景象——因?yàn)槎骺死嗨箾](méi)有大氣，所以其水冰噴泉可噴射到太空無(wú)限遠(yuǎn)處。

也許是一種時(shí)間巧合，波爾克大學(xué)畢業(yè)后的第一份工作是參加“旅行者2號(hào)”飛行器任務(wù)的科學(xué)團(tuán)隊(duì)。當(dāng)時(shí)是20世紀(jì)80年代，“旅行者2號(hào)”正經(jīng)過(guò)木星和土星飛往天王星和海王星。當(dāng)“旅行者2號(hào)”完成其行星之旅后，美國(guó)宇航局開(kāi)始為土星跟進(jìn)任務(wù)做準(zhǔn)備。1990年，波爾克被任命為“卡西尼號(hào)”飛行器的成像團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人?！翱ㄎ髂崽?hào)”飛行器是根據(jù)意大利-法國(guó)天文學(xué)家喬萬(wàn)尼·卡西尼的名字所命名的，正是此人發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)中的四顆和土星環(huán)中的一條裂縫（現(xiàn)在它被稱為“卡西尼環(huán)縫”）。此后，波爾克一直在“卡西尼號(hào)”任務(wù)組工作。

如果說(shuō)兩艘“旅行者”（還有一艘是“旅行者1號(hào)”）進(jìn)行的是探索太陽(yáng)系未知地帶、最終飛出太陽(yáng)系的史詩(shī)般之旅，那么“卡西尼號(hào)”任務(wù)則是一種相對(duì)永久性的逗留?！翱ㄎ髂崽?hào)”的使命是在飛過(guò)土星系統(tǒng)各成員的過(guò)程中盡量拍攝它們的圖像，其中探索時(shí)間最長(zhǎng)的對(duì)象就是土星本身——“卡西尼號(hào)”將環(huán)繞土星許多年，目的是弄清它究竟是一顆什么樣的天體（請(qǐng)參見(jiàn)相關(guān)鏈接《土星》）?！翱ㄎ髂崽?hào)”飛行器是如此成功，它始于2004年的任務(wù)期原定為4年，至2008年結(jié)束，但至今已延期兩次，任務(wù)期將持續(xù)到至少2017年。

通過(guò)她介紹給讀者的這些土星系統(tǒng)的漂亮圖片，波爾克希望讀者能對(duì)土星、土星環(huán)和土衛(wèi)們有一個(gè)直觀的了解。

土星

土星是太陽(yáng)系中排在木星之后的第二大行星和距離太陽(yáng)第六近的行星，也是一顆氣態(tài)巨行星，其平均半徑大約是地球的9倍。土星密度只有地球的1/8，質(zhì)量超過(guò)地球的95倍。土星很可能有一個(gè)由鐵、鎳和巖石（硅和氧化合物）組成的內(nèi)核，內(nèi)核之外是由液態(tài)氫和液態(tài)氦組成的中間層（過(guò)渡層），中間層之上則是氣體外層。土星顯示出的淡黃色，是由于上層大氣中存在的氨晶。金屬氫（指氫的行為像導(dǎo)電體的狀態(tài)）層內(nèi)部的電流被認(rèn)為是土星磁場(chǎng)的根源，土星磁場(chǎng)比地球磁場(chǎng)稍弱，強(qiáng)度只有木星磁場(chǎng)的大約1/20。土星的外層大氣相當(dāng)平淡，缺乏色彩反差。土星上的最大風(fēng)速可達(dá)每小時(shí)1800千米，比木星上的風(fēng)速還快，但不如海王星上的風(fēng)速快。

土星四季

橘紅色的泰坦位于土星前方，土星環(huán)在此圖中則像一條斜線。這幅圖像拍攝于2012年5月，其中包含著一個(gè)驚奇：與“卡西尼號(hào)”2004年拍攝的首批土星圖像相比，土星南半球現(xiàn)在微帶藍(lán)色，北半球則失去了藍(lán)色。波爾克意識(shí)到自己正目睹土星微妙的季節(jié)變化——土星上的1年相當(dāng)于地球上的29.4年。來(lái)自太陽(yáng)的超紫外輻射在土星大氣層中“踢”起霧靄。到了冬天，當(dāng)太陽(yáng)位于一個(gè)低角度時(shí)，霧靄消褪，于是大氣層變得明亮起來(lái)，藍(lán)色得以顯現(xiàn)。如果你能飄浮在土星的冬季云中，你抬頭便可看見(jiàn)一道環(huán)弧令人難以置信地懸掛在像地球一樣的藍(lán)色天空中。

泰坦煙霧

此圖中，泰坦位于土星的亮環(huán)以及被撞得遍體鱗傷的小小土衛(wèi)十一（厄庇墨透斯）后面。泰坦是土星最大的衛(wèi)星，它讓天文學(xué)家迷惑了300多年。當(dāng)“旅行者1號(hào)”1980年經(jīng)過(guò)它時(shí)，科學(xué)家失望地只看到一顆被煙霧籠罩的毫無(wú)特色的球體。直到“卡西尼號(hào)”探測(cè)泰坦之后，科學(xué)家才知道被厚密大氣層包裹著的泰坦是一顆多么精彩的天體。對(duì)于泰坦的全新認(rèn)識(shí)，標(biāo)志著人類對(duì)太陽(yáng)系的認(rèn)識(shí)乃至對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)的又一個(gè)里程碑。

泰坦湖泊

通過(guò)雷達(dá)、紅外以及視覺(jué)成像，“卡西尼號(hào)”揭示了泰坦表面的一連串甲烷和乙烷湖泊，這使得泰坦成為除地球而外，太陽(yáng)系中乃至太陽(yáng)系外已知其表面存在液體的唯一的世界。這幅雷達(dá)圖像經(jīng)過(guò)偽色（添加色彩）來(lái)強(qiáng)化泰坦表面的崎嶇平原（褐色）及順滑湖泊（藍(lán)色），這些湖泊中看來(lái)充滿了季節(jié)性的碳?xì)浠衔铩敖涤辍薄Ｓ锌茖W(xué)家推測(cè)，泰坦湖泊中或許存在地球人匪夷所思的外星原始生命（請(qǐng)參見(jiàn)相關(guān)鏈接《泰坦表面下也有生命？》）。

泰坦表面下也有生命？

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室模擬結(jié)果，一些科學(xué)家猜測(cè)，泰坦上存在足夠的有機(jī)材料，能夠開(kāi)始與地球生命奠基相似的化學(xué)演化過(guò)程。當(dāng)然，這需要滿足一個(gè)假定條件——液態(tài)水在泰坦上的存在時(shí)間比目前觀察到的更長(zhǎng)。多種理論暗示，由天體碰撞帶來(lái)的液態(tài)水可能保存于泰坦的表殼下面。還有科學(xué)家推測(cè)，泰坦表面下很深處可能存在液態(tài)氨海洋。一種模型暗示，在泰坦表殼以下的200千米深處存在氨-水混合物海洋，那里可能也存在生命（而不僅僅是在泰坦表面可能存在生命）。對(duì)于維持泰坦可能存在的地下海洋生命來(lái)說(shuō)，泰坦內(nèi)部與上層之間的熱傳遞非常重要。

但也有科學(xué)家指出，泰坦生命面臨重重難以逾越的障礙（言下之意是泰坦生命存在的可能性為零），把泰坦與地球進(jìn)行類比是不恰當(dāng)?shù)?。由于十分遠(yuǎn)離太陽(yáng)，泰坦異常寒冷，而且它的大氣層缺乏光合作用所需的二氧化碳。在泰坦表面，水只能以固態(tài)存在。由于這些困難，泰坦存在類似地球生命的生命（哪怕是微生物）的可能性不大。不過(guò)，就算泰坦上不存在生命，也存在生命即將起源以前的環(huán)境，了解這樣的環(huán)境有助于了解地球生物圈的早期歷史。

北極風(fēng)暴

2010年晚些時(shí)候，一場(chǎng)風(fēng)暴肆虐土星北半球并增大到巨型規(guī)模，幾乎包裹了整個(gè)土星，8個(gè)月之后才消散。這一系列圖像所顯示的風(fēng)暴發(fā)展過(guò)程，證明了在軌環(huán)繞探測(cè)一顆行星的科學(xué)價(jià)值。這場(chǎng)風(fēng)暴與地球風(fēng)暴有一些奇異的相似之處：它很可能也降下了充沛的液態(tài)水。此外，“卡西尼號(hào)”搭載的相機(jī)還拍攝到了土星大氣層中的一系列閃電。

類地世界

2005年，當(dāng)“卡西尼號(hào)”飛行器把歐洲空間局的“惠更斯號(hào)”探測(cè)器“投遞”到泰坦表面時(shí)，科學(xué)家驚異地發(fā)現(xiàn)泰坦真的很像地球：它也有崎嶇的山脈、寬廣的平原、被侵蝕的海岸線和令我們熟悉的天氣模式。這幅全景圖是“卡西尼號(hào)”在泰坦上空大約10千米的飛行途中所拍攝圖像的集納。

水冰噴泉

這幅圖中顯示了恩克拉多斯表面的至少30處水冰噴泉。在2005年發(fā)現(xiàn)令科學(xué)家無(wú)比驚詫的恩克拉多斯噴泉之后，“卡西尼號(hào)”穿越了這些噴泉所噴出的煙柱，發(fā)現(xiàn)其中充滿了對(duì)生命友好的分子。恩克拉多斯南極地面下存在的熾熱鹽水中充溢著有機(jī)化合物，如此激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)在太陽(yáng)系中此前還從未有過(guò)。換句話說(shuō)，恩克拉多斯的南極是一個(gè)可居住地帶。而可喜的是，探測(cè)那里是否真的有生命是我們的探測(cè)器在不遠(yuǎn)的將來(lái)就可以做到的事。進(jìn)一步的觀測(cè)將查明這些噴泉的噴發(fā)頻率和是什么原因造成了它們。未來(lái)的飛行器也許能夠從這些噴泉的煙柱中采集水冰樣本，查明樣本中是否包含生物化合物甚至生命。圖中還可見(jiàn)土衛(wèi)一（彌瑪斯），直徑不到400千米的它是太陽(yáng)系中最小的球形天體，此外，它還因表面的一個(gè)巨大隕擊坑而被稱作是“死亡之星的衛(wèi)星”。

多山衛(wèi)星

土星的第三大衛(wèi)星是直徑超過(guò)1440千米的土衛(wèi)八（伊阿佩托斯）。在這幅圖的主圖部分，可見(jiàn)其赤道上的一條獨(dú)特山脊（左圖中可見(jiàn)其細(xì)節(jié)），它的高度超過(guò)9600米，比珠穆朗瑪峰還高。科學(xué)家推測(cè)，它是伊阿佩托斯自轉(zhuǎn)得還很快的時(shí)期的殘留物，當(dāng)時(shí)它是糊狀的，溫度還挺高。盡管依然在迅速地自轉(zhuǎn)，伊阿佩托斯隨后卻冷卻下來(lái)，凍結(jié)形成了赤道上的凸起?！翱ㄎ髂崽?hào)”還解決了一個(gè)長(zhǎng)久的奧秘——為什么伊阿佩托斯的后半球比前半球明亮9倍？答案是：前半球得到了由太陽(yáng)加熱的暗色殘骸，而明亮的冰凝結(jié)在了更寒冷的后半球（請(qǐng)參見(jiàn)相關(guān)鏈接《是什么造就了“陰陽(yáng)衛(wèi)星”？》）。

是什么造就了“陰陽(yáng)衛(wèi)星”？

30多年前，“旅行者號(hào)”飛行器對(duì)伊阿佩托斯的造訪證實(shí)了這顆土衛(wèi)的“陰陽(yáng)性”：它的一個(gè)半球（所謂前半球）黑如煤，另一個(gè)半球（所謂后半球）白如雪。此后，科學(xué)家一直納悶：這是外部材料轟擊這顆土衛(wèi)的結(jié)果，還是伊阿佩托斯內(nèi)部活動(dòng)所導(dǎo)致？運(yùn)用“卡西尼號(hào)”對(duì)土星系統(tǒng)的探索成果，尤其是2007年9月它近距離飛過(guò)伊阿佩托斯時(shí)的探測(cè)數(shù)據(jù)，科學(xué)家終于發(fā)現(xiàn)這顆土衛(wèi)的暗面被來(lái)自另一顆土衛(wèi)——菲比（它在比伊阿佩托斯更遠(yuǎn)的地方與伊阿佩托斯反向而行）的塵埃殘骸轟炸。這是一個(gè)由來(lái)已久的理論，但這次“卡西尼號(hào)”發(fā)現(xiàn)一個(gè)巨大的殘骸環(huán)（是土星主環(huán)系統(tǒng)面積的大約10000倍）在菲比附近環(huán)繞土星?？茖W(xué)家說(shuō)，這是塵埃轟擊伊阿佩托斯及土星周圍其他土衛(wèi)的鐵證。

科學(xué)家還說(shuō)，這道環(huán)是由脫離自菲比及其相伴土衛(wèi)的碰撞殘骸組成的。點(diǎn)綴于伊阿佩托斯暗面的小型白色隕擊坑表明，一層僅幾米深的暗色塵埃覆蓋著與這顆土衛(wèi)其余部分匹配的白色冰質(zhì)表面。“卡西尼號(hào)”的成像數(shù)據(jù)還揭示，伊阿佩托斯前半球表面的一切材料都比明亮的后半球表面材料偏紅得多，這也表明前半球的塵埃來(lái)自別處。

土星碎屑

除了那些大衛(wèi)星之外，土星還有數(shù)十顆被波爾克等科學(xué)家稱為“碎屑”的小型、不規(guī)則而非常多樣的衛(wèi)星相伴，其中包括土豆形狀的土衛(wèi)十六和它遍布隕擊坑的鄰居土衛(wèi)十（雅努斯）。土衛(wèi)十三（忒勒斯托）的光滑冰質(zhì)表面使它在大多數(shù)土衛(wèi)中獨(dú)樹(shù)一幟，因?yàn)榇蠖鄶?shù)土衛(wèi)都傷痕累累。土衛(wèi)十二（海倫）的表面看來(lái)遭到了環(huán)繞土星的許多微粒的轟炸。忒勒斯托和海倫都被稱為“特洛伊衛(wèi)星”，它們與較大的同伴共享軌道。海綿性的土衛(wèi)七（海波龍）的密度很低，這暗示它有一半都是空的。土衛(wèi)九（菲比）是不規(guī)則土衛(wèi)中最大的一顆，它在一個(gè)不規(guī)則軌道上反向環(huán)繞土星運(yùn)動(dòng)。

陰影結(jié)構(gòu)

圖中，太陽(yáng)光幾乎完全沿著土星環(huán)的平面照射，因而讓那些凸出環(huán)平面的高達(dá)約2400米的微妙結(jié)構(gòu)投下長(zhǎng)長(zhǎng)的陰影。科學(xué)家從未想到過(guò)會(huì)看見(jiàn)如此奇異的景象。事實(shí)上，也只能在太陽(yáng)位置較高時(shí)才能看見(jiàn)這些結(jié)構(gòu)。天文學(xué)家相信，土星環(huán)之間可能隱藏著直徑至少達(dá)800米的微型衛(wèi)星和更小的衛(wèi)星，而土星環(huán)的厚度只有大約30米。圖中可見(jiàn)的那些較高的垂直結(jié)構(gòu)，有可能是在環(huán)中細(xì)微顆粒與這些微型衛(wèi)星相撞時(shí)“濺起”的環(huán)材料，就像海水在海岸邊可以濺起并越過(guò)巖石一樣。

北極氣旋

圖中，一個(gè)直徑超過(guò)1600千米、中間點(diǎn)綴著小風(fēng)暴云團(tuán)的巨型氣旋在土星北極上空旋轉(zhuǎn)。這個(gè)大氣旋位于土星的強(qiáng)力射流（噴射氣流）中央，這股射流標(biāo)志著一個(gè)奇異的八角形天氣系統(tǒng)，它大得足以吞沒(méi)四個(gè)地球?！翱ㄎ髂崽?hào)”是在2012年11月27日傳回這一令科學(xué)家陶醉的圖像的。

風(fēng)暴土星

圖中頂部的火球?qū)嶋H上是一場(chǎng)風(fēng)暴。在這幅偽色圖像的拍攝日——2011年1月11日，這個(gè)火球已經(jīng)在土星大氣層中移動(dòng)了好幾個(gè)月。“卡西尼號(hào)”在一小時(shí)內(nèi)就拍攝了12幅圖像，其中每一幅以不同濾光揭示土星大氣層中不同層的不同程度的甲烷吸收。下層大氣深處的云團(tuán)顯示為紅色和橘色，次高云團(tuán)為黃色綠白色，最高云團(tuán)為藍(lán)色和白色。亮藍(lán)色是完全位于土星大氣層外的土星環(huán)。

土星日食

圖中，“卡西尼號(hào)”視野中的日食以一種前所未有的方式顯示了土星。隨著土星盤(pán)面遮擋太陽(yáng)，土星環(huán)的驚人細(xì)節(jié)得以顯現(xiàn)。這幅圖像還揭示了一些暗弱的、此前未知的土星環(huán)。但這幅圖的最令人著迷之處，是位于G環(huán)后面的淡藍(lán)色斑點(diǎn)——這個(gè)相隔遙遠(yuǎn)距離、幾乎看不見(jiàn)的光斑就是我們的地球。

土星環(huán)系統(tǒng)

令人目眩的土星環(huán)系統(tǒng)由數(shù)不清的小凍結(jié)塊組成，這些凍結(jié)塊的主要成分是冰（請(qǐng)參見(jiàn)相關(guān)鏈接《土星環(huán)是怎樣形成的？》）。土星環(huán)系統(tǒng)包含7個(gè)被正式命名的環(huán)，根據(jù)它們的發(fā)現(xiàn)順序而按照字母排列順序命名（A～F）。這些環(huán)又被主要按照與土衛(wèi)的引力交互作用來(lái)劃分為數(shù)百個(gè)更細(xì)微結(jié)構(gòu)。從比較靠?jī)?nèi)的D環(huán)（圖中不可見(jiàn)）到較靠外的F環(huán)，環(huán)跨度約為74000千米。

來(lái)自陰影

“卡西尼號(hào)”是在距離土星表面約80萬(wàn)千米處、在土星的陰影中抓拍到這幅照片的。在這幅經(jīng)過(guò)色彩強(qiáng)化的照片中，位于土星背后的太陽(yáng)照亮了土星及其環(huán)系統(tǒng)。因?yàn)榈厍驃A在土星和太陽(yáng)之間，如果沒(méi)有在軌飛行器的幫助，我們永遠(yuǎn)都不可能看見(jiàn)如此景觀。這張堪稱絕版的照片是“卡西尼號(hào)”在2012年10月17日拍攝到的，它上一次拍攝到類似圖像是在2006年9月。請(qǐng)仔細(xì)看圖中左下角隱藏的兩顆土衛(wèi)——它們是正好位于土星環(huán)下方的恩克拉多斯和正好位于恩克拉多斯下方的特提斯（土衛(wèi)三）。

衛(wèi)星與環(huán)

在這幅合成圖像中，土星環(huán)內(nèi)可見(jiàn)四顆土衛(wèi)。泰坦懸掛在此圖的背景中。直徑達(dá)5150千米的泰坦使得其他所有可見(jiàn)的土衛(wèi)都微不足道。泰坦之所以看起來(lái)霧蒙蒙的，是因?yàn)樗鼡碛懈缓拇髿鈱?。第二小的土衛(wèi)——土衛(wèi)四（狄俄涅）位于圖中央，其表面的細(xì)縷實(shí)際上是冰的懸崖。另一顆小小的土衛(wèi)——潘多拉位于圖中靠右邊，它剛好在環(huán)外環(huán)繞土星。還有一顆土衛(wèi)——潘幾乎已看不見(jiàn)，它位于圖中左側(cè)環(huán)系統(tǒng)中的一個(gè)縫隙內(nèi)。

土星環(huán)是怎樣形成的

土星環(huán)可能非常古老，其年代可追溯到土星形成時(shí)期。土星內(nèi)環(huán)的成因有兩種主要理論。第一種理論是由法國(guó)天文學(xué)家羅切在19世紀(jì)提出的，它認(rèn)為土星環(huán)原本是一顆土衛(wèi)——維利塔斯的一部分，維利塔斯的軌道不斷衰減，直到它足夠靠近土星，最終被土星的潮汐力撕裂而成為土星環(huán)材料。這種理論的一種變異理論認(rèn)為，維利塔斯因?yàn)楸灰活w大型小行星或彗星撞擊而碎裂。第二種理論則認(rèn)為，土星環(huán)并非源自土衛(wèi)，而是形成土星的星云材料的殘留物。

土衛(wèi)破壞論的一個(gè)更傳統(tǒng)的版本是，土星環(huán)來(lái)自一顆直徑400～600米的土衛(wèi)殘?。ū韧列l(wèi)一彌瑪斯稍大）。時(shí)間被認(rèn)為是大約40億年前的“重型轟炸”時(shí)期。這一理論的最近一個(gè)變種理論指出，土星環(huán)可能是一顆泰坦大小、經(jīng)過(guò)分化的土衛(wèi)的冰地殼的殘留物，這顆土衛(wèi)在土星形成時(shí)期（當(dāng)時(shí)土星仍被氣態(tài)星云環(huán)繞）因過(guò)于靠近土星而被剝離掉自己的外層。這能解釋為什么土星環(huán)內(nèi)部缺乏巖石材料。最初土星環(huán)的質(zhì)量可能是現(xiàn)在的大約1000倍，環(huán)的寬度也比現(xiàn)在寬得多，環(huán)外層材料可能聚合成了從土星開(kāi)始直到特提斯那么遠(yuǎn)范圍內(nèi)的土衛(wèi)，由此能解釋為什么這些土衛(wèi)中的大多數(shù)組分中缺乏巖石材料。后續(xù)的碰撞或恩克拉多斯的冰火山可能導(dǎo)致了這些土衛(wèi)的冰的選擇性流失，從而把恩克拉多斯的密度提升到現(xiàn)在的每立方厘米1.61克，而彌瑪斯和特提斯的密度分別只有每立方厘米1.15克和0.97克。

土星環(huán)早期的大質(zhì)量假設(shè)后來(lái)也被延伸來(lái)解釋從土星直到瑞亞范圍內(nèi)的土衛(wèi)的形成。如果最初的土星環(huán)中包含直徑大于100千米的巖石材料和冰，這些硅酸鹽天體就可能聚合更多的冰，并且被排斥出土星環(huán)（這是因?yàn)榕c土星環(huán)之間的引力交互以及與土星之間的潮汐力交互），從而進(jìn)入越來(lái)越寬的軌道。在洛希極限（衛(wèi)星運(yùn)行軌道與主星之間的理論臨界距離）以內(nèi)，巖石天體的密度足以聚合更多材料，而密度較低的冰質(zhì)天體卻不能。一旦到了土星環(huán)之外，新形成的土衛(wèi)就可能通過(guò)隨機(jī)合并而繼續(xù)演化，這一過(guò)程或許能解釋從土星直到瑞亞范圍內(nèi)的土衛(wèi)的硅酸鹽含量差異，以及越靠近土星硅酸鹽含量越低的趨勢(shì)。因此，瑞亞有可能是從原始土星環(huán)中形成的最古老的土衛(wèi)，而越靠近土星的土衛(wèi)形成得越晚。

土星環(huán)中水冰的亮度和純度，被認(rèn)為是土星環(huán)比土星年輕得多（土星環(huán)的年齡只有1億年）的證據(jù)，理由是隕落的塵埃會(huì)導(dǎo)致土星環(huán)變暗。然而，新研究表明B環(huán)質(zhì)量夠大，足以稀釋隕落的材料，由此避免土星環(huán)隨著時(shí)間推移而變暗。隨著土星環(huán)內(nèi)部形成團(tuán)塊，團(tuán)塊隨后又被撞碎，環(huán)材料就可能循環(huán)、更新。這能解釋為什么土星環(huán)內(nèi)部的一些材料看來(lái)很年輕?！翱ㄎ髂崽?hào)”團(tuán)隊(duì)運(yùn)用恒星掩星現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了土星F環(huán)內(nèi)的13個(gè)直徑從27米到1000米的天體，它們幾乎都是透明的，這暗示它們是幾米寬的冰塊臨時(shí)性的聚合物?？茖W(xué)家相信，這就是土星環(huán)的基本結(jié)構(gòu)——質(zhì)點(diǎn)聚合，然后又炸開(kāi)。

風(fēng)暴警告

這四幅圖像追蹤的是“卡西尼號(hào)”所觀察到的土星上最大最強(qiáng)的風(fēng)暴。下面兩幅圖的拍攝間隔是11小時(shí)，也就是土星上一天的長(zhǎng)度。它們每一幅都是合成圖像，都合并了“卡西尼號(hào)”在2011年2月26日拍攝的84幅不同的圖像。上面兩幅圖——左邊的風(fēng)暴頭和中間的風(fēng)暴段是下方圖的放大，放大部分由白色線條標(biāo)注出來(lái)。風(fēng)暴頭的移動(dòng)速度為每小時(shí)106千米。這場(chǎng)風(fēng)暴覆蓋的面積差不多等于地球表面積的8倍，它環(huán)繞了整個(gè)土星的周長(zhǎng)——299270千米。風(fēng)暴云可能是由結(jié)晶氨覆蓋的水構(gòu)成的，在一般的非風(fēng)暴云上空約100千米高度移動(dòng)。圖中的偽色代表不同云層的高度——藍(lán)色最高，紅色最低。土星大氣層最下層中發(fā)生了閃電。

三顆土衛(wèi)

這幅圖像是由“卡西尼號(hào)”2011年12月7日在距離土星210萬(wàn)千米處拍攝的，圖中的土星使得其三顆在圖中可見(jiàn)的衛(wèi)星相形見(jiàn)拙。圖中最大的土衛(wèi)是特提斯，其直徑為1060千米，它位于圖中右側(cè)的土星環(huán)下方。位于圖中左側(cè)土星環(huán)下方的是恩克拉多斯，其直徑僅為503千米。第三顆土衛(wèi)——潘多拉在這幅圖中幾乎看不見(jiàn)，直徑僅為80千米的它位于圖左邊緣的土星環(huán)上方。為了讓你看見(jiàn)它，圖中把它的顏色相對(duì)于圖的其余部分進(jìn)行了強(qiáng)化。

瑞亞和泰坦

此圖中，“卡西尼號(hào)”聚焦的是土星的兩顆衛(wèi)星——瑞亞（土衛(wèi)五）和泰坦。圖中前方，瑞亞的冰質(zhì)表面上的隕擊坑清晰可見(jiàn)。這顆土衛(wèi)由25%的巖石和75%的水冰構(gòu)成。意大利天文學(xué)家卡西尼（“卡西尼號(hào)”飛行器的名稱由來(lái)）在1672年首先發(fā)現(xiàn)了瑞亞，并用希臘神話中的眾神之母命名了它。圖中后方的泰坦被看似平滑的大氣層包裹。盡管兩者看起來(lái)距離很近，實(shí)際上“卡西尼號(hào)”當(dāng)時(shí)距離瑞亞130萬(wàn)千米，距離泰坦190萬(wàn)千米。這幅圖像的拍攝時(shí)間是2011年12月10日。迄今為止已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的土衛(wèi)有62顆，其中53顆已被命名。

卡西尼環(huán)縫

土星有七道由字母A到G命名的主要環(huán)。這些主環(huán)之間是環(huán)縫，土衛(wèi)及其他殘骸在這里環(huán)繞土星運(yùn)動(dòng)。此圖中，“卡西尼號(hào)”透過(guò)A環(huán)和B環(huán)之間的環(huán)縫，看見(jiàn)了被稱為“卡西尼環(huán)縫”的大縫隙內(nèi)部的小縫和小圈。這幅圖像是由“卡西尼號(hào)”2010年9月3日在距離土星44.4萬(wàn)千米處拍攝的。

被環(huán)破壞

在這幅拍攝于2011年12月7日的圖像中，土星環(huán)破壞了“卡西尼號(hào)”眼中的土衛(wèi)特提斯（右）和泰坦（左）。特提斯也是由卡西尼率先發(fā)現(xiàn)的，發(fā)現(xiàn)時(shí)間是1864年。特提斯是土衛(wèi)中第二明亮的，其亮度僅次于恩克拉多斯。作為迄今為止所發(fā)現(xiàn)的最大土衛(wèi)，泰坦的直徑比月球還大50%。事實(shí)上，整個(gè)太陽(yáng)系中只有一顆衛(wèi)星——木衛(wèi)三（加尼米德）大于泰坦。

原始之美

“卡西尼號(hào)”在2011年1月31日拍攝的這幅恩克拉多斯圖像，顯示了這顆第六大土衛(wèi)表面的一座冰火山的噴發(fā)場(chǎng)景。這種冰火山噴出的是水和冰，它們要么被吸進(jìn)土星環(huán)，要么墜回恩克拉多斯表面。恩克拉多斯表面的水，使得這顆土衛(wèi)成為最有希望找到外星生命的地方之一。

噴射氣流

這幅由三幅圖像合成的偽色圖像顯示了土星不同云層的高度?！翱ㄎ髂崽?hào)”2008年1月13日在距離土星130萬(wàn)千米處的一個(gè)有利位置拍攝到了這些場(chǎng)景。圖中右上側(cè)箭頭指向的是翻滾在土星北半球大氣層中的一股特別強(qiáng)勁的射流（噴射氣流）。這股看上去為一條橘色細(xì)線的射流，在土星表面沿著一條特定的緯線向西運(yùn)動(dòng)。

泰坦霧靄

這幅圖像顯示的是泰坦的南極。下方的特寫(xiě)圖強(qiáng)調(diào)了泰坦的獨(dú)特、厚密大氣層的色彩分層。這幅廣角照（拍攝于幾秒鐘后）顯示了泰坦的霧靄背景。相機(jī)上的濾光鏡被用來(lái)凸顯泰坦霧靄的自然色彩。天文學(xué)家把這些色彩差異歸因于大小不同的微粒。藍(lán)色霧靄出現(xiàn)在泰坦大氣層的高層，那里的微粒可能較小。橘色霧靄很可能是泰坦的主要大氣層中較大微粒所為。