土卫五

土卫五（瑞亚）是土星第二大的卫星，也是太阳系中第九大的卫星，然而它在这颗巨行星的诸多主要卫星中，仍算得上是最不那么“戏剧性”的一个——没有像土卫六那样的甲烷河流，没有像土卫二那样的水汽间歇泉，也没有像土卫八那样黑如煤炭的半球。土卫五所呈现的，是一份近乎原始完好的外太阳系暴力历史记录，被镌刻在一层古老、布满璀璨撞击坑的水冰地壳之上。它的半径约764公里（直径接近1,528公里），仅相当于土卫六大小的三分之一多一点，但它偏低的密度暴露出，这是一个大约四分之三是冰、只有四分之一是岩石的天体——一个数十亿年来几乎未曾改变的冰冻“脏雪球”。

它还创下了一项虽小却意义非凡的里程碑：2010年，“卡西尼号”对土卫五周围一层稀薄的氧气与二氧化碳外逸层进行了采样——这是航天器首次在地球以外的世界直接捕获到含氧大气的分子。

由“卡西尼”发现，后来又被“卡西尼号”探测

土卫五于1672年12月23日由意裔法籍天文学家乔瓦尼·多美尼科·卡西尼发现，三个世纪后，那艘伟大的土星轨道器正是以他的名字命名。这是卡西尼发现的第二颗土星卫星，此前他已于1671年发现了土卫八。他后来把自己发现的四颗土星卫星统称为“路易之星”这一颇具奉承意味的名号，以纪念他的赞助人路易十四国王；而“瑞亚”这一神话名字——希腊神话中奥林匹斯诸神之母、萨图恩（克罗诺斯）的配偶——则是很久以后，由约翰·赫歇尔在1847年提议才被普遍采用的。

三个多世纪以来，土卫五几乎只是天空中的一个光点。这一状况随着1980年“旅行者1号”的飞掠而改变，那次飞掠传回了这颗卫星布满撞击坑的表面的首批真实影像；此后，NASA与ESA联合的“卡西尼号”探测器在2005年至2013年间多次近距离飞掠，才真正决定性地绘制出这颗卫星的详细地图。

一个冰封、布满撞击坑的世界

土卫五的表面以水冰为主，且布满撞击坑，这表明这片地形古老到新的撞击大多只是覆盖了更早的撞击痕迹。“卡西尼号”的数据显示，这颗卫星内部接近冰与岩石的均质混合物，密度仅约为水的1.24倍——低到、也均匀到它或许从未彻底分异成岩质核心和冰质幔层。实际上，土卫五就是一个巨大的“脏冰球”，其分异程度至今仍有争议。

在背向土星的那个半球上，布满撞击坑的平原承载着两道巨大且相互重叠的伤痕：直径约360公里的多环撞击盆地提拉瓦，以及更古老、更加风化的马马尔迪盆地，宽约480公里，提拉瓦盆地部分叠压在其之上。提拉瓦盆地位置偏北，风化程度也较轻。按照国际天文学联合会为这颗卫星制定的命名主题，这两处地貌——以及土卫五上的地貌大体上——均以世界各地神话传说中的创世人物命名（其峡谷则以神话中的圣地命名）。

冰崖与“泼溅坑”

当“旅行者号”瞥见土卫五“后随半球”上那些苍白、丝线般的条纹时，许多人猜测那是霜层沉积物，与邻近的土卫四上观测到的“丝状地形”颇为相似。“卡西尼号”在2006年拍摄的更清晰影像揭示了真相：这些条纹其实是一系列明亮的构造断裂——峡谷——地壳在此被拉开并塌陷，露出高达数百米的崖面上新鲜的冰层。

其中最引人注目的单一地貌是因克托米坑，一个位于南半球、直径约47公里的射纹坑，绰号“泼溅坑”。据信这是土卫五上最年轻的主要地貌之一，它那次倾斜角度的撞击挖出了洁净的次表层冰，并抛射出一道延伸数百公里的明亮溅射物射纹系统，使其在周围更古老、更布满尘埃的地形衬托下格外醒目。

地球以外首次发现的氧气大气

2010年，“卡西尼号”的仪器探测到土卫五周围存在一层薄如轻纱的外逸层，由分子氧和二氧化碳组成。这层大气稀薄到难以想象——其氧气密度大约比地球大气低数万亿倍——但这一发现具有历史意义：这是航天器首次在地球以外的世界，直接捕获到含氧大气的分子。

这种化学反应与生命毫无关系。被困于土星强大磁场中的带电粒子扫过土卫五，撞击其冰质表面，通过一种称为“辐射分解”的过程将水分子分解，释放出氧气。二氧化碳则被认为是这些活跃的氧气与冰层中富碳物质、或落入的粒子相结合而形成的。此后，人们又在其他冰质卫星上推断出类似的表面辐射分解产生的氧气外逸层，但土卫五是首个被直接探测到的。

那道“可能并不存在”的光环

2008年，“卡西尼号”团队报告了一个引人入胜的可能性：在土卫五周围探测到的电子数量呈现出对称性下降，暗示可能存在一圈环绕运行的碎片盘，甚至可能是几道独立的细环——这将使土卫五成为已知第一颗拥有自己光环系统的卫星。这是一个确实令人震惊的说法。然而，随后开展的专项成像观测活动，在搜寻预测中的物质时却一无所获，如今这一光环假说普遍被视为尚未得到证实。这段插曲，恰恰提醒了我们科学是如何在任务进行途中不断自我修正的。

轨道与观测

土卫五每约4.5天绕土星运行一圈，距离约527,000公里，轨道几乎完全位于赤道平面内——其轨道倾角仅0.35度。与大多数大型卫星一样，它处于潮汐锁定状态，始终以同一半球朝向土星，因此始终是同一个前导面首当其冲地撞上迎面而来的碎屑物质。阳光照射下的地表温度仅能达到约零下174摄氏度，在永久阴影区则会降至接近零下220摄氏度。

对后院观测者而言，土卫五是一个可以触及、但绝非轻而易举的目标。它的亮度约为10等，肉眼无法看见，但在稳定的夜晚，用一架口径75到100毫米（3到4英寸）的小型望远镜，一旦借助足够的放大倍率压制住土星的耀眼光芒，就能将它辨认为行星附近一个暗淡的星点。在土卫六之后，它是土星卫星中最明亮的一颗，也是内侧冰质卫星群中最亮的一个，处于这一内侧群体的最外缘，再往外便是一段宽阔的空隙，直至遥远的土卫六。