海衛(wèi)一（崔頓，Trion）是環(huán)繞海王星運(yùn)行的一顆衛(wèi)星，也是海王星最大的衛(wèi)星。在太陽(yáng)系的所有已知不規(guī)則衛(wèi)星中，海衛(wèi)一是個(gè)頭最大的、唯一擁有接近行星級(jí)的質(zhì)量且軌道基本呈圓形的不規(guī)則衛(wèi)星。
海衛(wèi)一大約有三分之一的表面以卵形波紋為特征，這些卵形約30千米大小，彼此相隔50千米左右；其中心表面粗糙，四周則為光滑的環(huán)狀物質(zhì)。海衛(wèi)一的表層可能是由某些類型的冰組成的，它們是水冰、氨冰和二氧化碳冰。要使海衛(wèi)一表面形成波紋狀地形，下層冰的比重必須比上層冰的比重小；其波紋狀地形表明相應(yīng) 的擠入構(gòu)造上升了約20千米。
海衛(wèi)一發(fā)現(xiàn)于1846年，直徑為2706.8千米，是太陽(yáng)系中第七大衛(wèi)星，也是海王星衛(wèi)星中唯一質(zhì)量足以達(dá)到流體靜力平衡的衛(wèi)星，并按與主行星的質(zhì)量比來(lái)算是第二大衛(wèi)星，僅次于月球與地球的質(zhì)量比。海衛(wèi)一屬于不規(guī)則衛(wèi)星，同時(shí)也是逆行衛(wèi)星，其逆行軌道及組成物質(zhì)都與冥王星十分類似。海衛(wèi)一表面覆蓋著氮冰，能夠反射70%的陽(yáng)光。天文學(xué)家一直推測(cè)，這顆衛(wèi)星可能是一個(gè)被海王星引力捕獲的柯伊伯帶天體。
1989年，由美國(guó)航空航天局（NASA）發(fā)射的旅行者2號(hào)探測(cè)器（Voyager 2）探測(cè)器途經(jīng)海王星衛(wèi)星一時(shí)，在高達(dá)5英里的高空觀測(cè)到了氮?dú)?/a>和一些似塵埃物質(zhì)的噴發(fā)。這些噴發(fā)造就了海衛(wèi)一光滑的表面，因?yàn)闅怏w凝結(jié)并降落到表面，形成一層似雪狀厚層，仿佛其表面鋪了一層厚厚的“白地毯”。科學(xué)家們認(rèn)為，太陽(yáng)輻射穿透了海衛(wèi)一表面的冰，加熱了下面的黑暗質(zhì)層。這些被困在深部的熱量加熱地表下的氮?dú)猓蛊湎蛏险舭l(fā)并發(fā)生膨脹，最終通過(guò)表面的冰層噴發(fā)出來(lái)。
發(fā)現(xiàn)與命名
1846年10月10日，在海王星發(fā)現(xiàn)僅17天后，英國(guó)天文學(xué)家威廉·拉塞爾（William Lassell）發(fā)現(xiàn)了海衛(wèi)一。當(dāng)約翰·赫歇爾（John Herschel）收到海王星發(fā)現(xiàn)的消息時(shí)，他寫(xiě)信給拉塞爾，建議他尋找可能的衛(wèi)星。拉塞爾在收信的8天后就發(fā)現(xiàn)海衛(wèi)一。拉塞爾在一段時(shí)間內(nèi)還聲稱發(fā)現(xiàn)了海王星環(huán)。盡管后來(lái)證實(shí)海王星的確有環(huán)，但海王星環(huán)非常黑暗，以至于拉塞爾根本無(wú)法觀測(cè)到。拉塞爾本職是一名釀酒商，他用自己建造的約61厘米（24英寸）孔徑的金屬鏡反射望遠(yuǎn)鏡（也稱為“兩英尺”反射鏡）發(fā)現(xiàn)了海衛(wèi)一。該望遠(yuǎn)鏡后來(lái)于1880年代捐贈(zèng)給格林威治皇家天文臺(tái)，但最終被拆除。海衛(wèi)一以希臘海神崔頓（Triton，波塞冬的兒子）的名字命名。希臘海神波塞冬（Poseidon）與羅馬海神尼普頓（海王星，海王星名稱來(lái)源）相對(duì)應(yīng)。這個(gè)名字最初是由卡米爾·弗拉馬里昂（Camille Flammarion）在其1880年出版的《大眾天文學(xué)》（Astronomie Populaire）中提出的，幾十年后才正式被采用。直到1949年發(fā)現(xiàn)海王星的第二顆衛(wèi)星——海衛(wèi)二（Nereid）之前，該衛(wèi)星通常被稱為“海王星衛(wèi)星”。拉塞爾從沒(méi)有直接給自己發(fā)現(xiàn)的多顆衛(wèi)星命名。后來(lái)他發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)七時(shí)，選擇了約翰·赫歇爾先前提出的名字Hyperion。發(fā)現(xiàn)天衛(wèi)一、天衛(wèi)二時(shí)，也選用了莎士比亞等作家作品中精靈（Ariel、Umbriel）的名字。
公轉(zhuǎn)
海衛(wèi)一在太陽(yáng)系的所有大型衛(wèi)星中都是特立獨(dú)行的，因?yàn)樗@著海王星的逆行（即繞行星自轉(zhuǎn)的方向旋轉(zhuǎn)）。木星和土星的大部分散逸層不規(guī)則衛(wèi)星，包括天王星的一些外層衛(wèi)星，也具有逆行軌道。然而，這些衛(wèi)星都離它們的行星相距甚遠(yuǎn)，并且相對(duì)很小，其中最大的土衛(wèi)九（Phoebe）僅有海衛(wèi)一直徑的8％（質(zhì)量的0.03％）。
海衛(wèi)一的軌道有兩種轉(zhuǎn)軸傾角，海王星的自轉(zhuǎn)相對(duì)于海王星的軌道傾斜30°，海衛(wèi)一的軌道相對(duì)于海王星的自轉(zhuǎn)角度157°（超過(guò)90°的傾角表示逆行運(yùn)動(dòng)）。海衛(wèi)一的軌道相對(duì)于海王星的自轉(zhuǎn)向前運(yùn)動(dòng)，周期約為678地球年（4.1海王星年），這使得海衛(wèi)一相對(duì)海王星軌道的傾角在127°和173°之間變化。最近測(cè)量的軌道傾角是130°，海衛(wèi)一的軌道已接近與海王星軌道平面的最大偏離。海衛(wèi)一的軌道（紅色）與其他衛(wèi)星（綠色）及海王星自轉(zhuǎn)方向相反
海衛(wèi)一圍繞海王星的公轉(zhuǎn)軌道近乎正圓形，其離心率幾乎為零。自海王星系統(tǒng)形成以來(lái)，僅潮汐產(chǎn)生的粘彈性阻尼無(wú)法使海衛(wèi)一的軌道圓形化，順行的碎片盤產(chǎn)生的氣體阻力可能起了重要作用。潮汐減速效應(yīng)還導(dǎo)致海衛(wèi)一的軌道逐漸下落，海衛(wèi)一到海王星的軌道高度已經(jīng)小于地月距離。預(yù)測(cè)36億年后，海衛(wèi)一將進(jìn)入海王星的洛希極限。這將導(dǎo)致與海王星大氣層的碰撞，或者造成海衛(wèi)一的破裂，形成類似于土星環(huán)的新海王星環(huán)。
自轉(zhuǎn)
海衛(wèi)一的自轉(zhuǎn)被潮汐鎖定，位于圍繞海王星的同步軌道上，始終保持一個(gè)面朝向海王星。它的赤道幾乎與其軌道平面完全對(duì)準(zhǔn)。海衛(wèi)一的自轉(zhuǎn)軸與海王星的軌道平面成40度角，因此海王星一年中的某個(gè)時(shí)刻，每個(gè)極點(diǎn)都非常接近正對(duì)太陽(yáng)，就像天王星側(cè)傾的極軸一樣。當(dāng)海王星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，海衛(wèi)一的極地區(qū)域交替朝向太陽(yáng)，導(dǎo)致極地區(qū)域一個(gè)接著一個(gè)照射到陽(yáng)光，從而產(chǎn)生季節(jié)變化。科學(xué)家在2010年觀測(cè)到了這種變化。
起源
逆行軌道上的衛(wèi)星不可能與行星一起在太陽(yáng)星云的同一區(qū)域形成，因此海衛(wèi)一是從其他地方捕獲的。海衛(wèi)一可能起源于柯伊伯帶柯伊伯帶是一團(tuán)冰質(zhì)小天體組成的環(huán)狀區(qū)域，從海王星的軌道內(nèi)部延伸到距太陽(yáng)約50天文單位。該帶被認(rèn)為是從地球上觀測(cè)到的大多數(shù)短周期彗星的起源地，也是一些類似行星的較大天體的家園，其中包括冥王星。冥王星被認(rèn)為是柯伊伯帶中最大的天體，與海王星在共振軌道上鎖定。海衛(wèi)一僅比冥王星略大且成分幾乎相同，科學(xué)家認(rèn)為兩者有共同的起源。
海衛(wèi)一捕獲理論的提出可以解釋海王星系統(tǒng)的幾個(gè)特征，包括海衛(wèi)二（Nereid）極度偏心的軌道，以及與其他氣態(tài)巨行星相比較少的衛(wèi)星數(shù)。海衛(wèi)一最初的偏心軌道將與不規(guī)則衛(wèi)星的軌道相交，并干擾較小的規(guī)則衛(wèi)星的軌道，并通過(guò)引力相互作用將它們驅(qū)散。
海衛(wèi)一被捕獲后偏心的軌道還將導(dǎo)致其內(nèi)部發(fā)生潮汐加熱，這可能會(huì)使海衛(wèi)一保持流體狀態(tài)長(zhǎng)達(dá)十億年，海衛(wèi)一內(nèi)部分化的證據(jù)支持了這一推論。這種內(nèi)部熱量的來(lái)源在潮汐鎖定和軌道圓化之后消失了。?
科學(xué)家提出兩種海衛(wèi)一捕獲機(jī)制。如果被行星引力吸引，經(jīng)過(guò)的天體必須損失足夠的能量，才能減速到低于逃逸所需的速度。海衛(wèi)一如何減慢速度的早期理論是與另一天體碰撞，或者是經(jīng)過(guò)海王星期間碰巧遇到的一個(gè)天體（這不太可能），或者是圍繞海王星運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星或原衛(wèi)星（這很有可能）。最近的一個(gè)假設(shè)表明，海衛(wèi)一在被捕獲之前是一個(gè)雙天體系統(tǒng)的一部分。當(dāng)該雙天體系統(tǒng)遇到海王星時(shí)，被引力相互作用解體，其中一個(gè)被拋出系統(tǒng)，另一個(gè)（海衛(wèi)一）被海王星綁定。伴星質(zhì)量越大，此事件越有可能發(fā)生。類似的機(jī)制也能用來(lái)解釋火星捕獲其衛(wèi)星的過(guò)程。這一假設(shè)得到了幾條證據(jù)的支持，其中包括雙天體系統(tǒng)在大型柯伊伯帶天體中非常普遍。這個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)短而平緩，使海衛(wèi)一免于碰撞破壞。像這樣的事件可能在海王星形成期間很普遍，后來(lái)向外發(fā)生行星遷移時(shí)也是如此。然而，2017年的模擬顯示，海衛(wèi)一被海王星捕獲后，在其軌道偏心度下降之前，它可能至少與另外一個(gè)美俄衛(wèi)星相撞事件，并導(dǎo)致其他衛(wèi)星之間的碰撞。
物理性質(zhì)
海衛(wèi)一是太陽(yáng)系中第七大衛(wèi)星，也是第十六大天體，比矮行星冥王星和鬩神星略大。它占圍繞海王星公轉(zhuǎn)的所有質(zhì)量的99.5％以上，包括海王星環(huán)和其他13個(gè)已知的衛(wèi)星，甚至比太陽(yáng)系中所有小于它的已知衛(wèi)星的質(zhì)量總和都大。海衛(wèi)一的直徑是海王星的5.5％，相對(duì)于其行星而言，它是氣態(tài)巨行星中相對(duì)于行星而言體積最大的衛(wèi)星，盡管土衛(wèi)六在質(zhì)量上相對(duì)于土星要更大一些。它的密度（2.061g/cm）、半徑、表面溫度、化學(xué)組成都與冥王星相似。
海衛(wèi)一的表面覆蓋有一層透明的氮冰。旅行者2號(hào)探測(cè)器僅觀察和研究了海衛(wèi)一表面的40％，但海衛(wèi)一表面有可能完全覆蓋在如此薄的氮冰下。像冥王星的一樣，海衛(wèi)一的地殼由55％的氮冰和其他冰混合而成。水冰占15-35％，冰凍二氧化碳（干冰）占10-20％。冰塊包含微量0.1％的甲烷和0.05％的一氧化碳。表面也可能存在氨冰，因?yàn)?a href="/hebeideji/2208481783686427294.html">巖石圈中有二水合氨的跡象。海衛(wèi)一的平均密度意味著它可能由大約30–45％的水冰（包含相對(duì)少量的揮發(fā)性冰物質(zhì)）組成，其余為巖石物質(zhì)。海衛(wèi)一的表面面積為2300萬(wàn)平方公里，這相當(dāng)于與地球表面積的4.5%或者地球大陸面積的15.5%。海衛(wèi)一的反照率異常的高，反射了60–95％的陽(yáng)光，自首次觀測(cè)以來(lái)，反照率變化很小。相比之下，月球僅反射11％。甲冰在暴露于紫外線下會(huì)轉(zhuǎn)化為托林，導(dǎo)致了海衛(wèi)一表面的紅色。
由于海衛(wèi)一的表面顯示出長(zhǎng)期熔融的歷史，因此假設(shè)海衛(wèi)一的內(nèi)部模型像地球一樣被區(qū)分為固態(tài)核、幔和殼。水是太陽(yáng)系中最豐富的揮發(fā)性物質(zhì)，構(gòu)成了海衛(wèi)一的幔，包裹巖石和金屬構(gòu)成的核。海衛(wèi)一內(nèi)部有足夠多的產(chǎn)生放射性衰變的巖石，使其一直維持液態(tài)的地下海洋，這與木衛(wèi)二和許多其他太陽(yáng)系散逸層冰質(zhì)天體類似。科學(xué)家認(rèn)為這不足以在海衛(wèi)一冰質(zhì)地殼中驅(qū)動(dòng)對(duì)流，強(qiáng)烈的傾斜潮汐產(chǎn)生了足夠的額外熱量來(lái)完成這一過(guò)程，同時(shí)也觀測(cè)到的最近地表地質(zhì)活動(dòng)的跡象。海王星衛(wèi)星一表面噴射出的黑色物質(zhì)被懷疑含有有機(jī)化合物，如果海衛(wèi)一中存在液態(tài)水，那么推測(cè)可能存在適合某種生命形式的環(huán)境。
大氣
海衛(wèi)一的氮?dú)?/a>大氣層非常脆弱，靠近表面還有微量一氧化碳和少量甲烷。像冥王星的大氣一樣，海衛(wèi)一的大氣被認(rèn)為是表面氮冰蒸發(fā)的結(jié)果。它的表面溫度至少為35.6K（?237.6°C），因?yàn)楹Ｐl(wèi)一的氮冰處于溫度更高的六角形晶態(tài)，六角形氮冰和立方體氮冰會(huì)在此溫度下發(fā)生相變。表面溫度上限40K可以通過(guò)海衛(wèi)一大氣中氮?dú)獾钠胶庹魵鈮河?jì)算得出。這比冥王星的平均平衡溫度44K（-229.2°C）還要低。海衛(wèi)一的表面大氣壓力僅為1.4-1.9Pa（0.014-0.019毫巴）。海衛(wèi)一表面的湍流產(chǎn)生了一個(gè)對(duì)流層（“天氣區(qū)域”），可以上升到8千米的高度。間歇泉羽流在海衛(wèi)一表面留下的條紋表明，對(duì)流層受到季風(fēng)的驅(qū)動(dòng)，能夠移動(dòng)超過(guò)一微米大小的物體。與其他大氣層不同，海衛(wèi)一的大氣層沒(méi)有平流層，而是有一個(gè)高度在8到950千米之間的熱層，在熱層上方有一個(gè)外逸層。由于能從太陽(yáng)輻射和海王星磁層吸收熱量，海衛(wèi)一高層大氣的溫度為95±5K，高于其表面溫度。薄霧籠罩著大部分的海衛(wèi)一對(duì)流層，主要由陽(yáng)光和甲烷作用產(chǎn)生的碳?xì)浠衔锖皖愇镔|(zhì)組成。海衛(wèi)一的大氣層中還存在冷凝氮?dú)?/a>構(gòu)成的云，距其表面1至3千米之間。
1997年，當(dāng)海衛(wèi)一邊緣在背景恒星前穿過(guò)時(shí)，科學(xué)家在地球上進(jìn)行了觀測(cè)。這些觀測(cè)表明，海衛(wèi)一存在比旅行者2號(hào)探測(cè)器數(shù)據(jù)推斷的更稠密的大氣。其他觀測(cè)表明，從1989年到1998年，海衛(wèi)一表面溫度上升了5％。這些觀察結(jié)果表明，海衛(wèi)一南半球正處于一個(gè)異常溫暖的夏季，這種情況每隔幾百年發(fā)生一次。有關(guān)這種變暖的理論，包括海衛(wèi)一表面霜凍模式的改變，還有冰的反照率的變化，會(huì)導(dǎo)致吸收更多的熱量。另一種理論認(rèn)為，溫度變化是地質(zhì)過(guò)程中栗色物質(zhì)沉積的結(jié)果。由于海衛(wèi)一光譜反照率是太陽(yáng)系中最高的，因此它對(duì)光譜反照率的微小變化敏感。?
表面特征
概述
有關(guān)海衛(wèi)一表面的所有詳細(xì)信息，都來(lái)源于旅行者2號(hào)探測(cè)器在1989年飛掠時(shí)，從40000千米的距離獲得的數(shù)據(jù)。旅行者2號(hào)拍攝了海衛(wèi)一40％的表面，顯示有塊狀的暴露巖層，山脊，低谷，溝壑，凹陷，高原，冰原以及少量撞擊坑。海衛(wèi)一相對(duì)平坦，可以觀察到的地形變化不會(huì)超過(guò)一千米。觀察到的撞擊坑幾乎全部集中在海衛(wèi)一的前導(dǎo)半球。對(duì)隕石坑密度和分布的分析表明，就地質(zhì)學(xué)而言，海衛(wèi)一的表面非常年輕，不同區(qū)域年齡估計(jì)從5000萬(wàn)年到600萬(wàn)年不等。海衛(wèi)一55％的表面被氮冰覆蓋，水冰占15％至35％，二氧化碳冰占剩余的10％至20％。表面顯示有托林沉積物，這是一種可能有關(guān)生命起源的前導(dǎo)有機(jī)化合物。?
海衛(wèi)一地質(zhì)活躍，表面年輕，撞擊坑相對(duì)較少。盡管海衛(wèi)一的地殼由各種冰物質(zhì)構(gòu)成，但其地下過(guò)程與在地球上產(chǎn)生火山和裂谷的過(guò)程相似，但與水和氨形成對(duì)比的是液態(tài)巖石。海衛(wèi)一的整個(gè)表面被復(fù)雜的山谷和山脊切割，這可能是地質(zhì)構(gòu)造和冰火山作用的結(jié)果。海衛(wèi)一上的絕大多數(shù)表面特征都是內(nèi)源性的，也就是內(nèi)部地質(zhì)過(guò)程的結(jié)果，而不是外部過(guò)程（如撞擊）的結(jié)果。而且大多數(shù)是火山噴發(fā)或自然噴發(fā)的結(jié)果，而不是地質(zhì)構(gòu)造的結(jié)果。?
海王星衛(wèi)星一上發(fā)現(xiàn)的最大的冰火山特征之一是利維坦火山（Leviathan Patera），一種類似于破火山口的特征，它在海衛(wèi)一赤道附近，直徑大約100千米。該破火山口周圍是一個(gè)火山穹丘，沿其最長(zhǎng)軸延伸約2000千米，利維坦火山是繼火星的亞拔山（Albs Mons）之后太陽(yáng)系中面積第二大的火山。此地質(zhì)特征還與火山口西北部看到的兩個(gè)巨大的冰熔巖湖相連。其中較小的一個(gè)冰熔巖湖就在右圖左上方。由于相信海衛(wèi)一上的冰熔巖主要是含少量氨的水冰，因此這些湖泊在融化時(shí)將成為穩(wěn)定的表面液態(tài)水體。這是除地球之外首次發(fā)現(xiàn)此類水體的地方，已知冰質(zhì)天河體育中心中僅有海衛(wèi)一有冰熔巖湖，盡管在天衛(wèi)一（Ariel），木衛(wèi)三（Ganymede），冥衛(wèi)一（Charon）和土衛(wèi)六（Titan）上也可以看到類似的冰熔巖現(xiàn)象。?
旅行者2號(hào)探測(cè)器在1989年觀察到了極少量的間歇泉狀的氮?dú)?/a>噴發(fā)，并且?jiàn)A帶著海衛(wèi)一表面之下的塵埃，這些煙塵高達(dá)8千米。因此在太陽(yáng)系中，海衛(wèi)一與地球、木衛(wèi)一、木衛(wèi)二和土衛(wèi)二，是觀測(cè)到某種形式活躍噴發(fā)的為數(shù)不多的天體之一。最易于觀測(cè)的間歇泉噴發(fā)分別是Hili和Mahilani（分別以祖魯水精靈和湯加海精靈命名）。?
觀察到的所有間歇泉都位于南緯50°至57°之間，即海衛(wèi)一表面被陽(yáng)光直射的區(qū)域。這表明陽(yáng)光加熱雖然在海衛(wèi)一這種距離太陽(yáng)很遠(yuǎn)的地方非常微弱，但卻起著至關(guān)重要的作用。據(jù)認(rèn)為，海衛(wèi)一的表面可能由覆蓋在較暗基質(zhì)上的半透明的氮冰層組成，從而產(chǎn)生了一種“固體溫室效應(yīng)”。太陽(yáng)輻射穿過(guò)薄薄的冰蓋，緩慢加熱并蒸發(fā)地下的氮冰，直到積累了足夠的氣壓使其穿透冰殼噴發(fā)。只要溫度比周圍表面溫度37K僅僅高上4K，就會(huì)產(chǎn)生達(dá)到上述觀測(cè)到的高度的噴發(fā)。盡管通常稱為“冰火山”，但這種氮?dú)?/a>羽狀噴流活動(dòng)與海王星衛(wèi)星一上較大規(guī)模的低溫火山噴發(fā)以及其他天河體育中心由內(nèi)部熱量驅(qū)動(dòng)的火山過(guò)程不同。科學(xué)家認(rèn)為，每個(gè)火星年的春季，火星上的二氧化碳間歇泉都會(huì)以與海衛(wèi)一間歇泉相同的方式從南極洲冰帽中噴出。?
海衛(wèi)一每次間歇泉的噴發(fā)可持續(xù)長(zhǎng)達(dá)一年，在此期間，會(huì)因升華而噴發(fā)約1億立方米的氮冰。揚(yáng)塵可能會(huì)被沉積在順風(fēng)下150千米處的可見(jiàn)條紋中，更分散沉積物甚至?xí)h得更遠(yuǎn)。旅行者2號(hào)探測(cè)器拍攝海衛(wèi)一南半球的影像顯示出許多類似的深色物質(zhì)條紋。從1977年至1989年旅行者2號(hào)飛掠，海衛(wèi)一表面從類似于冥王星的微紅色變成了較淺的色調(diào)，這表明較輕的氮霜覆蓋了較舊的微紅色物質(zhì)。海衛(wèi)一赤道的揮發(fā)物噴發(fā)并在兩極的沉積，可能會(huì)在10000年的過(guò)程中重新分配足夠的質(zhì)量，從而引起極移。右圖為旅行者2號(hào)拍攝的海衛(wèi)一南極洲冰帽表面的黑色條紋，被認(rèn)為是氮?dú)?/a>間歇泉噴發(fā)留下的塵埃沉積物。
海衛(wèi)一的南極地區(qū)被火山口和間歇泉口撒下的高反射率的冰凍氮?dú)夂?a href="/hebeideji/7265612045974159395.html">甲烷所構(gòu)成的冰帽覆蓋。對(duì)海衛(wèi)一北極知之甚少是因?yàn)樗诼眯姓?飛掠期間處于暗面，但科學(xué)家認(rèn)為海衛(wèi)一北極也存在冰蓋。海衛(wèi)一東半球的高原，例如Cipango Planum，覆蓋并抹去了較舊的地貌，因此幾乎可以肯定是冰熔巖沖刷了原來(lái)地貌的結(jié)果。平原上分布著一些坑，例如利維坦火山（Leviathan Patera），這些坑可能是熔巖噴口。熔巖的成分未知，懷疑是氨和水的混合物。右圖是海衛(wèi)一兩個(gè)較大的冰熔巖湖，在利維坦火山西部。它們加起來(lái)幾乎與土衛(wèi)六上的克拉肯海（Kraken Mare）的大小相當(dāng)。這些特征異常地沒(méi)有月牙洼，表明它們很年輕，近期曾處于融化狀態(tài)。
在海王星衛(wèi)星一上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了四個(gè)大致呈圓形的“環(huán)壁平原”。它們是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最平坦的區(qū)域，高度變化小于200米。科學(xué)家認(rèn)為它們是由冰熔巖噴發(fā)形成的。在右圖中，Tuonela Planitia（左）和Ruach Planitia（中）是海衛(wèi)一表面的冰熔巖“環(huán)壁平原”中的兩個(gè)。它們普遍缺乏撞擊坑，這是相對(duì)較新的地質(zhì)活動(dòng)的證據(jù)。海衛(wèi)一東部附近的平原上點(diǎn)綴著一些黑斑（maculae）。一些黑斑是具有彌散邊界的簡(jiǎn)單斑塊，而其他黑斑則包括一個(gè)黑暗的中央斑塊，周圍是具有清晰邊界的白色光環(huán)。黑斑的直徑通常約為100千米，光環(huán)的寬度在20至30千米之間。?
海衛(wèi)一表面上縱橫著許多寬廣的山脊和山谷構(gòu)成的復(fù)雜圖案，這很可能是凍融循環(huán)的結(jié)果。許多看來(lái)是源于自然地質(zhì)構(gòu)造，可能是由地層伸展或走滑斷層引起的。長(zhǎng)長(zhǎng)的帶有中央凹槽的雙股冰脊，與木衛(wèi)二上的條紋很相似（盡管木衛(wèi)二上的規(guī)模較大），或許有相似的起源，這可能是沿?cái)鄬拥淖呋\(yùn)動(dòng)引起的剪力熱能，在海衛(wèi)一軌道完全變圓之前，每日所經(jīng)歷的潮汐應(yīng)力引起。這些具有平行山脊的斷層從內(nèi)部噴出，穿過(guò)復(fù)雜的地形，在赤道地區(qū)有山谷。山脊、溝壑、裂縫（Sulci，諸如Yasu Sulci，Ho Sulci和Lo Sulci之類），在海衛(wèi)一的地質(zhì)歷史中處于中等年齡，在許多情況下是同時(shí)形成的，往往聚集成組。?
海衛(wèi)一的西半球由一系列奇怪的裂縫和洼地組成，類似于哈密瓜皮，被稱為“哈密瓜地形”（Cantaloupe terrain）。盡管這里隕石坑很少，但被認(rèn)為是海衛(wèi)一最古老的地形。這種地形可能覆蓋了海衛(wèi)一西半球的大部分地區(qū)。哈密瓜地形僅在海衛(wèi)一上存在，主要是骯臟的水冰構(gòu)成，包含直徑為30–40千米的凹陷。這種凹陷（cavi）不可能是隕石坑，因?yàn)樗鼈兇笮∠嗨魄仪€平滑。形成它們的主要假設(shè)是底辟作用，即密度較小材料被密度較大材料的地層“聚成團(tuán)塊”（lumps）而發(fā)生上升作用。其他形成假設(shè)包括塌，或冰火山作用引起的洪水。右圖為旅行者2號(hào)探測(cè)器從130000公里處拍攝的甜瓜地形，其間橫貫類似木衛(wèi)二的雙脊冰山，Slidr Sulci（垂直）和Tano Sulci（水平）構(gòu)成了顯眼的“X”。
由于持續(xù)進(jìn)行的地質(zhì)活動(dòng)不斷擦除和改變，因此在海衛(wèi)一表面形成的撞擊坑相對(duì)較少。旅行者2號(hào)對(duì)海衛(wèi)一環(huán)形山進(jìn)行的一次數(shù)量調(diào)查發(fā)現(xiàn)，只有179個(gè)環(huán)形山無(wú)可爭(zhēng)議地來(lái)自撞擊源，天衛(wèi)五（Miranda）觀測(cè)到的卻有835個(gè)，而天衛(wèi)五的表面積只有海衛(wèi)一的3％。在海衛(wèi)一上觀察到的最大環(huán)形山被認(rèn)為是由撞擊造成的，直徑為27千米（17英里），稱為Mazomba。盡管還觀察到更大的環(huán)形山，但通常認(rèn)為它們是火山作用造成的。?
海衛(wèi)一為數(shù)不多的撞擊坑幾乎都集中在與軌道運(yùn)動(dòng)方向相同的前導(dǎo)半球中，其中大部分集中在經(jīng)度在30°至70°之間的赤道附近，這是由海王星衛(wèi)星一席卷海王星周圍物質(zhì)造成的。海衛(wèi)一被潮汐鎖定，一側(cè)永遠(yuǎn)面向行星運(yùn)行。天文學(xué)家們預(yù)計(jì)，這種情況對(duì)前導(dǎo)半球的影響更頻繁、更猛烈，對(duì)后隨半球的影響應(yīng)該較小。旅行者2號(hào)探測(cè)器僅拍攝了海衛(wèi)一表面的40％，因此成因仍然不明。不過(guò)，觀察到的撞擊坑分布不對(duì)稱性超出了基于撞擊數(shù)量的解釋，這還暗示了無(wú)撞擊坑地區(qū)（≤600萬(wàn)歲）的地表年齡要比有撞擊坑地區(qū)（≤5000萬(wàn)歲）年輕。?
觀察和探測(cè)
海衛(wèi)一的軌道參數(shù)在19世紀(jì)就已經(jīng)獲得高精度測(cè)定，具有逆行軌道，相對(duì)海王星軌道平面有很大的軌道傾角。但直到1930年，才對(duì)海衛(wèi)一進(jìn)行了首次詳細(xì)觀測(cè)。在1989年旅行者2號(hào)飛掠之前，科學(xué)家對(duì)這顆衛(wèi)星了解很少。在旅行者2號(hào)探測(cè)器飛掠之前，天文學(xué)家懷疑海衛(wèi)一可能擁有液態(tài)氮海洋，以及密度高達(dá)地球的30％的氮/甲烷大氣層。就像對(duì)火星大氣密度的著名高估一樣，后來(lái)證明是不正確的。與火星一樣，海衛(wèi)一的歷史早期也被認(rèn)為有更濃密的大氣。?
杰拉德·柯伊伯（GerardKuiper）在1954年首次嘗試測(cè)量海衛(wèi)一的直徑。他一開(kāi)始獲得了3800千米的測(cè)量值，隨后的測(cè)量嘗試得出的數(shù)值范圍為2500至6000千米，從稍小于月球直徑（3474.2千米）到地球直徑的一半。?1989年8月25日旅行者2號(hào)探測(cè)器抵達(dá)海王星時(shí)的獲得數(shù)據(jù)，使得對(duì)海衛(wèi)一直徑（2706千米）的計(jì)算更加準(zhǔn)確。在1990年代，科學(xué)家在地球上利用海衛(wèi)一對(duì)附近恒星的掩星進(jìn)行了各種觀測(cè)，確定其存在大氣層和奇怪的表面。1997年末的觀測(cè)結(jié)果表明，與旅行者2號(hào)在1989年飛掠時(shí)相比，海衛(wèi)一正在升溫，并且大氣變得更加稠密。?
在過(guò)去的幾十年中，美國(guó)航空航天局的科學(xué)家多次提出在2010年代對(duì)海王星系統(tǒng)執(zhí)行探測(cè)任務(wù)的新概念。所有這些任務(wù)都將海衛(wèi)一定為主要目標(biāo)，這些計(jì)劃中經(jīng)常包括一個(gè)獨(dú)立的海衛(wèi)一著陸器，與惠更斯號(hào)著陸器對(duì)土衛(wèi)六的探測(cè)相似。但針對(duì)海王星和海衛(wèi)一的任何努力都僅停留在提議階段，美國(guó)國(guó)家航空航天局用于外太陽(yáng)系探測(cè)任務(wù)的資金主要集中在木星和土星系統(tǒng)上。其中一個(gè)海衛(wèi)一著陸器稱為“海衛(wèi)一跳蟲(chóng)”（Triton Hopper），它將從海衛(wèi)一的表面提取氮冰，并將氮?dú)?/a>加工成小型火箭的推進(jìn)劑，使著陸器能夠在海衛(wèi)一表面飛行或“跳躍”。2019年正式提出的一個(gè)飛掠探測(cè)的任務(wù)設(shè)想，作為美國(guó)航空航天局“發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”（Discovery Program）的一部分，被名為“三叉戟”（Trident）。?
2012年的一項(xiàng)研究計(jì)算了海衛(wèi)一表層冰殼厚度是如何影響潮汐耗散以及地下海洋的結(jié)晶化過(guò)程，結(jié)果顯示假如海衛(wèi)一的冰殼厚度較薄，那么潮汐力作用就很明顯加熱效應(yīng)也會(huì)越強(qiáng)，反之冰殼較厚的話，海衛(wèi)一就會(huì)更加堅(jiān)固，潮汐力產(chǎn)生的熱效應(yīng)較弱但即便是液體海洋也將會(huì)是富含氮的海洋此外海衛(wèi)一的巖質(zhì)核心的具體大小還是個(gè)未知數(shù)，這將取決于內(nèi)核放射性同位素衰變釋放的熱量。
雖然仍然有許多爭(zhēng)論，但科學(xué)家認(rèn)為海衛(wèi)一的地下海洋可以作為外星生命的棲息地。木衛(wèi)二就是外星生命棲息地的候選者之一，即便海衛(wèi)一生命出現(xiàn)的概率遠(yuǎn)小于木衛(wèi)二，但也不能將其排除。研究人員推測(cè)海衛(wèi)一地下海洋或存在硅基生命，它們并不是以碳元素作為基礎(chǔ)，但還沒(méi)有足夠的研究顯示硅烷在特殊行星環(huán)境下的行為。?
太陽(yáng)系的天然衛(wèi)星
太陽(yáng)系的衛(wèi)星
詳細(xì)資料
基本數(shù)據(jù)
發(fā)現(xiàn)者威廉·拉塞爾
發(fā)現(xiàn)日1846年10月10日
軌道特性
長(zhǎng)軸354,800km
偏心率0.0000
軌道周期-5.877日
(逆行)
轉(zhuǎn)軸傾角130.267°（相對(duì)于黃道）
130.063°（相對(duì)于海王星軌道）
含有空氣：氮?dú)?/a>99%其他氣體1%
發(fā)現(xiàn)過(guò)程
旅行者2號(hào)探測(cè)器1989年08月24日攝于距離海衛(wèi)一53萬(wàn)千米處海衛(wèi)一是環(huán)繞海王星運(yùn)行的一顆衛(wèi)星。拉塞爾以為他還發(fā)現(xiàn)了海王星的一個(gè)環(huán)。雖然后來(lái)發(fā)現(xiàn)海王星的確有一個(gè)環(huán)，但是拉塞爾的發(fā)現(xiàn)還是值得懷疑，因?yàn)閷?shí)際上海王星的環(huán)太暗了，不可能被威廉·拉塞爾用他的儀器發(fā)現(xiàn)。
命名過(guò)程
海衛(wèi)一在國(guó)際上的名字是Triton，它是以希臘海神崔頓命名的。這個(gè)名字是1880年卡爾米·弗拉馬利昂提出的發(fā)現(xiàn)者拉塞爾本人似乎想不出應(yīng)該怎樣給這顆衛(wèi)星命名但是他給他后來(lái)的發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)七和天衛(wèi)一、天衛(wèi)二命名了
繼弗拉馬利昂后還有一些人建議使用這個(gè)名字，但出于各種原因這個(gè)名字一直沒(méi)有成為正式的名字直到1939年的書(shū)里還標(biāo)記有“不常用的名字”。當(dāng)時(shí)一般將海衛(wèi)一稱為“海王星的衛(wèi)星”，
直到海衛(wèi)二被發(fā)現(xiàn)后特里同才于1949年被定為正式名稱。
物理特性
海衛(wèi)一的平均密度為2.05g/cm3，在地質(zhì)上估計(jì)含有25%固態(tài)冰，以及其他巖石物質(zhì)。它擁有一層稀薄大氣，其主要成份是氮，以及含有少量甲烷，整體大氣壓約為0.01毫巴。它的表面溫度低于40K，但是至少為35.6K。這個(gè)最低溫度的原因在于在這個(gè)溫度下固體氮的相態(tài)發(fā)生變化，從六角形的晶體相態(tài)變?yōu)?a href="/hebeideji/2256714926753710552.html">立方體的晶體相態(tài)估計(jì)的最高溫度的來(lái)源在于通過(guò)測(cè)量氮在海衛(wèi)一大氣中的蒸汽壓，在這個(gè)蒸汽壓下固態(tài)與氣態(tài)平衡的溫度低于40K。這說(shuō)明海衛(wèi)一的表面溫度甚至低于冥王星的表面溫度（44K）。雖然如此海衛(wèi)一地質(zhì)活躍，其表面非常年輕很少有撞擊坑。旅行者2號(hào)探測(cè)器觀測(cè)到了多個(gè)冰火山或正在噴發(fā)的液氮、灰塵或甲烷混合物噴泉，這些噴泉可以達(dá)到8000多米的高度。不象木衛(wèi)一表面的火山，海衛(wèi)一表面的火山活動(dòng)可能不是潮汐作用造成的而是季節(jié)性的太陽(yáng)照射所造成的。海衛(wèi)一表面還有非常錯(cuò)綜復(fù)雜的山脊和峽谷地形，它們可能是通過(guò)不斷地融化和凍結(jié)所形成的。海衛(wèi)一的表面面積為2300萬(wàn)平方公里，這相當(dāng)于與地球表面面積的4.5%或者地球大陸面積的15.5%，
其他資料
運(yùn)行軌道
在所有太陽(yáng)系的大衛(wèi)星中海衛(wèi)一的軌道特別，它有一個(gè)逆行軌道（軌道公轉(zhuǎn)方向與行星的自轉(zhuǎn)方向相反）。雖然木星和土星的一些外部小衛(wèi)星以及天王星最外部的三顆衛(wèi)星也有逆行軌道，但是這些衛(wèi)星中最大的土衛(wèi)九的直徑只有海衛(wèi)一的8%，其質(zhì)量只有海衛(wèi)一的0.03%。逆行的衛(wèi)星不可能與其行星同時(shí)在太陽(yáng)星云中產(chǎn)生，它們是被行星捕獲的，海衛(wèi)一可能是被海王星捕獲的柯伊伯帶天河體育中心。這個(gè)理論可以解釋一系列海王星衛(wèi)星系統(tǒng)不尋常的地方比如為什么海王星最外部的海衛(wèi)二的偏心率特別高，以及為什么相比于其它氣態(tài)巨行星來(lái)說(shuō)海王星的衛(wèi)星特別少（在海衛(wèi)一被捕獲的過(guò)程中有許多小衛(wèi)星可能被甩出了海王星系統(tǒng)），以及為什么海衛(wèi)一內(nèi)部明顯分層（其軌道本一開(kāi)始的偏心率非常大，所造成的潮汐作用產(chǎn)生的熱量使得其內(nèi)部很長(zhǎng)時(shí)間里液態(tài)）海衛(wèi)一的大小和組成類似冥王星，冥王星的偏心率使它的軌道與海王星交叉提供了很強(qiáng)的線索說(shuō)明海衛(wèi)一本來(lái)可能是一顆類似冥王星的天河體育中心
由于海衛(wèi)一的軌道本來(lái)就離海王星非常近了，加上它的逆行軌道，它繼續(xù)受潮汐作用的影響。估計(jì)在14到36億年內(nèi)它會(huì)達(dá)到洛希極限。之后它可能與海王星大氣層相撞，或者分裂造成一個(gè)環(huán)。
同樣由于海衛(wèi)一離海王星非常近，加上它自己的體積比較大，其潮汐作用使得它的軌道幾乎完全是一個(gè)完美的圓其偏心率小于0.0000001，
季節(jié)變化
海衛(wèi)一的軌道與海王星的自轉(zhuǎn)軸之間的轉(zhuǎn)軸傾角達(dá)157°，與海王星的軌道之間的傾角達(dá)130°。因此它的極幾乎可以直對(duì)太陽(yáng)。隨著海王星環(huán)繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)，每82年海衛(wèi)一的一個(gè)極正對(duì)太陽(yáng)，這導(dǎo)致了海衛(wèi)一表面極端的季節(jié)變化其季節(jié)變化的大周期每700年重復(fù)一次，下一次海衛(wèi)一的盛夏將于2007年到達(dá)。
從海衛(wèi)一被發(fā)現(xiàn)以來(lái)它的南極對(duì)向太陽(yáng)。旅行者2號(hào)探測(cè)器飛躍海王星時(shí)發(fā)現(xiàn)它的南半球被一層凍結(jié)的氮和甲烷覆蓋這些甲烷可能正在慢慢蒸發(fā)，
這個(gè)蒸發(fā)和凍結(jié)的過(guò)程對(duì)海王星衛(wèi)星一的大氣有影響。近年來(lái)通過(guò)掩星的觀測(cè)證明從1989年到1998年海衛(wèi)一的氣壓加倍大多數(shù)模型語(yǔ)言這個(gè)氣壓的增高是由于極部的易揮發(fā)氣體蒸發(fā)導(dǎo)致的，但也有些模型認(rèn)為這些蒸發(fā)了的氣體會(huì)在赤道附近重新凍結(jié)起來(lái)，因此海衛(wèi)一氣壓增高的原因還沒(méi)有定論，
地質(zhì)情況
海衛(wèi)一是一個(gè)地質(zhì)活躍的衛(wèi)星，其表面年輕復(fù)雜海衛(wèi)一的大小、密度和化學(xué)組成與冥王星差不多，由于冥王星的軌道與海王星相交，因此海衛(wèi)一可能曾經(jīng)是一顆類似冥王星的行星，被海王星捕獲。因此海衛(wèi)一與海王星可能不是在太陽(yáng)系的同一地區(qū)形成的。它可能是在太陽(yáng)系的外部形成的。
雖然如此海衛(wèi)一與太陽(yáng)系的其它凍結(jié)衛(wèi)星也有區(qū)別。海衛(wèi)一的地形類似天衛(wèi)一、土衛(wèi)二、木衛(wèi)一、木衛(wèi)二和木衛(wèi)三，它還類似火星的極地。
通過(guò)分析海衛(wèi)一對(duì)旅行者2號(hào)探測(cè)器軌道的影響可以確定海衛(wèi)一有一層冰的地殼，下面有一個(gè)很大的核（可能含有金屬）這個(gè)核的質(zhì)量占整個(gè)衛(wèi)星質(zhì)量的2/3，這樣一來(lái)海衛(wèi)一的核是繼木衛(wèi)一和木衛(wèi)二后太陽(yáng)系里第三大的。海衛(wèi)一的平均密度為2.05g/cm3，它的25%是冰，
海衛(wèi)一的表面主要由凍結(jié)的氮組成，但它也含干冰（二氧化碳）、水冰、固態(tài)的一氧化碳和甲烷。估計(jì)其表面還含有大量氨。海衛(wèi)一的表面非常亮。60-95%的單射陽(yáng)光被反射（相比而言月球只反射11%的入射陽(yáng)光）。
表面形態(tài)
海衛(wèi)一的表面面積相當(dāng)于地球大陸面積的15.5%或者地球表面面積的4.5%。海衛(wèi)一的表面密度可能不均勻，從2.07至2.3g/cm3不等它的表面有巖石露頭，也有深谷。部分地區(qū)被凍結(jié)的甲烷覆蓋，
海衛(wèi)一的南極地區(qū)被凍結(jié)的氮和甲烷覆蓋，偶爾有撞擊坑和噴泉。這個(gè)地區(qū)的反光率非常高，它吸收的太陽(yáng)能非常小。由于旅行者飛過(guò)時(shí)海衛(wèi)一的北極地區(qū)已經(jīng)在夜區(qū)里了，因此那里的情況不明，但估計(jì)那里也有一個(gè)極冠。
海衛(wèi)一表面的撞擊坑很少，說(shuō)明其表面活動(dòng)劇烈海衛(wèi)一的赤道地區(qū)由長(zhǎng)的、平行的、從內(nèi)部延伸出來(lái)的山脊組成這些山脊與山谷交錯(cuò)。這個(gè)地形被稱為溝。這些溝的東部是高原，
南半球的平原周圍有黑色的斑點(diǎn)，這些斑點(diǎn)似乎是冰升華后的遺留物，但是其組成和來(lái)源不明。
海衛(wèi)一表面大多數(shù)的坑是冰滑動(dòng)或者倒塌導(dǎo)致的，而不象其它衛(wèi)星上的撞擊坑。旅行者發(fā)現(xiàn)的最大的撞擊坑直徑500千米，它一再被滑動(dòng)的和倒塌的冰覆蓋。
地形特點(diǎn)
“哈密瓜皮地形”是太陽(yáng)系里最奇怪的一個(gè)地形之一。它的名稱來(lái)自于它看上去象哈密瓜的瓜皮。其成因不明但有可能它是由于固氮的一再升華和凝結(jié)、倒塌、冰火山的一再掩蓋造成的。雖然這里只有少數(shù)撞擊坑，但一般認(rèn)為這里是海衛(wèi)一表面上最老的地形。北半球有可能大部分被這樣的地形覆蓋。
至今為止這個(gè)地形只有在海衛(wèi)一上被發(fā)現(xiàn)。在這個(gè)地形上還有直徑30至50千米的洼地。這些洼地可能不是撞擊坑因?yàn)樗鼈兊男螤罘浅Ｒ?guī)則，弧度平滑。它們可能是由于粘的冰的爆發(fā)造成的，
海王星衛(wèi)星一上的冰火山是以非洲神話里的精靈命名的。海衛(wèi)一是太陽(yáng)系內(nèi)少數(shù)有火山活動(dòng)的天河體育中心。
觀察和探索
1820年威廉·拉塞爾開(kāi)始自己磨制望遠(yuǎn)鏡鏡面，1846年9月23日他使用自己磨制的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了海王星。約翰·弗里德里希·威廉·赫歇爾獲悉后給拉塞爾寫(xiě)信，讓他注意一下海王星是否有衛(wèi)星。拉塞爾在他開(kāi)始尋找衛(wèi)星后的第八天（他發(fā)現(xiàn)海王星后的第17天）于10月10日發(fā)現(xiàn)了海衛(wèi)一。他還稱發(fā)現(xiàn)了海王星的環(huán)。雖然后來(lái)證明海王星的確有環(huán)，但是它的環(huán)太暗了，不可能被拉塞爾的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)拉塞爾觀察到的可能是幻覺(jué)，
海衛(wèi)一被發(fā)現(xiàn)100多年后天文學(xué)家才開(kāi)始發(fā)現(xiàn)其細(xì)節(jié)。他們發(fā)現(xiàn)海王星衛(wèi)星一的公轉(zhuǎn)方向與海王星的自轉(zhuǎn)方向相反，而且其轉(zhuǎn)軸傾角非常大，
在旅行者飛越海王星前曾有人懷疑海王星有液氮的海洋和氮/甲烷組成的大氣，這個(gè)大氣層可能達(dá)地球大氣層密度的1/3但這些估計(jì)后來(lái)被證明是完全錯(cuò)誤的。
第一個(gè)試圖測(cè)量海衛(wèi)一直徑的是杰拉德·柯伊伯，他1954年的測(cè)量數(shù)據(jù)為3800千米。此后不同測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)從2500千米到6000千米不等。
但是一直到20世紀(jì)末旅行者飛越海王星時(shí)人類對(duì)海衛(wèi)一才更加細(xì)致地有所了解。在最早的旅行者照片上海市衛(wèi)一呈粉紅-黃色。1989年8月25日旅行者抵達(dá)海王星時(shí)它的數(shù)據(jù)允許科學(xué)家正確地估算海衛(wèi)一的直徑。雖然海衛(wèi)一會(huì)影響旅行者的軌道但人們還是決定讓旅行者飛越海衛(wèi)一，
1990年代天文學(xué)家利用掩星繼續(xù)觀察海王星衛(wèi)星一，他們發(fā)現(xiàn)海衛(wèi)一的大氣比旅行者飛越時(shí)加厚了
美國(guó)航空航天局曾計(jì)劃計(jì)在2016年到2018年之間發(fā)射一顆飛往海王星和海衛(wèi)一的探測(cè)器，它將于2035年到達(dá)海王星它可能攜帶兩個(gè)可以在海衛(wèi)一上著陸的探測(cè)器來(lái)研究海衛(wèi)一的大氣層和研究其噴泉的地質(zhì)化學(xué)。
生命可能性
像土衛(wèi)六一樣海衛(wèi)一的大氣由氮和甲烷組成。氮?dú)?/a>也是地球大氣層的主要成分。在地球上甲烷主要是通過(guò)生物活動(dòng)產(chǎn)生的。但象土衛(wèi)六一樣海衛(wèi)一非常冷，因此其表面的甲烷不太可能是生命的跡象。此外海衛(wèi)一的大氣非常稀薄因此不可能支持任何我們今天已知的生命，
從另一方面來(lái)看海衛(wèi)一的地質(zhì)活動(dòng)和可能的內(nèi)部熱量有可能使得它內(nèi)部有一個(gè)液態(tài)的水層。氨等抗凍劑的存在提高液態(tài)水的可能性。在這樣的一個(gè)地下海洋中有可能可以有原始的生命存在，
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海王星最大的衛(wèi)星海衛(wèi)一察東（Triton）最有可能是一顆來(lái)自柯伊伯帶的天河體育中心表面冰冷的海王星衛(wèi)星一由于海王星潮汐力的作用可使得其擁有較為溫暖的地下海洋，根據(jù)最新的研究表明，海衛(wèi)一上仍然可能存在地下海洋。這顆海王星最大的衛(wèi)星在1864年由英國(guó)天文學(xué)家威廉·拉塞爾（WilliamLassell）發(fā)現(xiàn)但是至今這顆大型衛(wèi)星依然是個(gè)迷，
在1989年，旅行者2號(hào)探測(cè)器行星際探測(cè)器飛掠海衛(wèi)一時(shí)拍攝到這顆衛(wèi)星的真實(shí)畫(huà)面，發(fā)現(xiàn)其表面主要由水冰等物質(zhì)構(gòu)成當(dāng)然也有氮?dú)?/a>、甲烷以及二氧化碳等，但海衛(wèi)一的密度特別大，使得科學(xué)家們懷疑其擁有一個(gè)較大的硅酸鹽巖質(zhì)核心結(jié)構(gòu)，并由此推測(cè)在海衛(wèi)一硅酸鹽核結(jié)構(gòu)的外圍與寒冷的表層殼體之間存在一個(gè)液態(tài)海洋，海衛(wèi)一的軌道距離海王星較近，較強(qiáng)的潮汐作用加熱了部分表層下的物質(zhì)，科學(xué)家通過(guò)調(diào)查認(rèn)為如果這里是一片液態(tài)海洋的話那么現(xiàn)在還存在于海衛(wèi)一的表層之下，
海衛(wèi)一具有一個(gè)與太陽(yáng)系中其他行星的衛(wèi)星不同的特性，即它的軌道是逆行的，根據(jù)行星形成理論，年輕恒星周圍環(huán)繞的塵埃和氣體結(jié)構(gòu)以相同的方向旋轉(zhuǎn)，此后該恒星周圍演化出的行星系統(tǒng)的軌道應(yīng)該與這個(gè)方向相同這樣的軌道被稱為順行軌道，反之則為逆行軌道，其產(chǎn)生于行星捕獲的流浪天河體育中心，這就意味著海衛(wèi)一最初并不是圍繞海王星運(yùn)行的，
早期的太陽(yáng)系中有著比較混亂的空間環(huán)境，很多天體發(fā)生相互碰撞并改變了對(duì)方的軌道，科學(xué)家推測(cè)海衛(wèi)一起源于柯伊伯帶，這是一個(gè)位于海王星軌道之外的中空?qǐng)A盤狀宇宙空間，當(dāng)巨大的天體進(jìn)入海王星的引力范圍之內(nèi)時(shí)被其引力所捕獲。在最初捕獲海衛(wèi)一時(shí)，其運(yùn)行在一個(gè)高橢圓、偏心率的軌道上，較大的偏心率使得海衛(wèi)一受到較強(qiáng)的行星潮汐力作用，該機(jī)制中會(huì)造成能量的損失。
而這些損失的能量就轉(zhuǎn)化為熱量并作用于海衛(wèi)一，可以融化海衛(wèi)一內(nèi)部一定深度的冰冷物質(zhì)，形成位于表面冰封世界下的海洋。能量損失同時(shí)也會(huì)改變海衛(wèi)一的軌道，使其偏心率降低，接近一個(gè)較為完美的圓軌道。除了行星潮汐作用對(duì)海衛(wèi)一某個(gè)深度的冰物質(zhì)進(jìn)行加熱外，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部存在另一個(gè)加熱源，即天河體育中心內(nèi)部放射性同位素衰變過(guò)程所釋放出的能量，這個(gè)熱源甚至可維持?jǐn)?shù)十億年之久。科學(xué)家通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)放射性同位素衰變產(chǎn)生的能量是潮汐作用加熱機(jī)制的數(shù)倍，但該熱量還不足以維持海衛(wèi)一固態(tài)表面下的海洋保持45億年的液態(tài)環(huán)境
行星潮汐力的效應(yīng)位置處于海衛(wèi)一冰層殼體的底部，由于早期海衛(wèi)一的軌道具有較大的偏心率，因此潮汐作用比現(xiàn)在更強(qiáng)，由此得出的過(guò)去的某個(gè)時(shí)期，海衛(wèi)一內(nèi)環(huán)境的受熱效應(yīng)是較為強(qiáng)大的。科學(xué)家對(duì)海衛(wèi)一建立了一個(gè)內(nèi)環(huán)境模型，該衛(wèi)星由70%至80%的巖質(zhì)構(gòu)成，其余物質(zhì)為水冰等，在最散逸層就是甲烷和氮冰物質(zhì)，這個(gè)情況與冥王星較為類似。當(dāng)海衛(wèi)一被海王星引力捕獲之后，科學(xué)家調(diào)查了該天體的軌道是如何轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀鯃A形的軌道，通過(guò)對(duì)軌道演化的時(shí)間計(jì)算，發(fā)現(xiàn)如果海衛(wèi)一冰殼之下是液態(tài)海洋的話，那么至今這片海洋依然存在。
最新的研究計(jì)算了海衛(wèi)一表層冰殼厚度是如何影響潮汐耗散以及地下海洋的結(jié)晶化過(guò)程，結(jié)果顯示假如海衛(wèi)一的冰殼厚度較薄，那么潮汐力作用就很明顯加熱效應(yīng)也會(huì)越強(qiáng)，反之冰殼較厚的話，海衛(wèi)一就會(huì)更加堅(jiān)固，潮汐力產(chǎn)生的熱效應(yīng)較弱但即便是液體海洋也將會(huì)是富含氮的海洋此外海衛(wèi)一的巖質(zhì)核心的具體大小還是個(gè)未知數(shù)，這將決定內(nèi)核放射性同位素衰變釋放的熱量
科學(xué)家認(rèn)為海衛(wèi)一的地下海洋可以作為外星生命的棲息地，雖然目前仍然有許多爭(zhēng)論，比如木衛(wèi)二就是外星生命棲息地的候選者之一，即便海衛(wèi)一生命出現(xiàn)的概率遠(yuǎn)小于木衛(wèi)二木衛(wèi)二，但也不能將其排除。研究人員推測(cè)海衛(wèi)一地下海洋或存在硅基生命，它們并不是以碳元素作為基礎(chǔ)，目前還沒(méi)有足夠的研究揭示硅烷在特殊行星環(huán)境下的行為，
擴(kuò)展知識(shí)
海王星俘獲
海衛(wèi)一大小與冥王星相仿，圍繞海王星旋轉(zhuǎn)的方向和海王星自轉(zhuǎn)的方向相反，所處的位置恰好在海王星的內(nèi)層衛(wèi)星和散逸層衛(wèi)星軌道之間。太陽(yáng)系中的其他行星也有逆行衛(wèi)星，但大小都比不上海衛(wèi)一，軌道也沒(méi)這么獨(dú)特。因此，海衛(wèi)一的來(lái)源成為一個(gè)謎。
美國(guó)天文學(xué)家10日?qǐng)?bào)告說(shuō)，海衛(wèi)一很可能原先是圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的一個(gè)雙星系統(tǒng)的一部分，遇到海王星后被其俘獲。這一觀點(diǎn)發(fā)表在新一期《自然》雜志上。加利福尼亞大學(xué)圣克魯斯分校的艾格諾和馬里蘭大學(xué)的漢密爾頓認(rèn)為，海衛(wèi)一原先所屬的雙星系統(tǒng)，類似于冥王星與其衛(wèi)星冥衛(wèi)一的關(guān)系，即雙方質(zhì)量相差不太大，無(wú)所謂誰(shuí)圍繞誰(shuí)旋轉(zhuǎn)，實(shí)際上是雙星圍繞它們的公共質(zhì)心旋轉(zhuǎn)，而這個(gè)公共質(zhì)心又圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)。
但是，當(dāng)這個(gè)雙星系統(tǒng)與海王星近距離相遇時(shí)，海王星的引力便破壞了雙星體系，其中的一個(gè)星體被海王星俘獲。由于雙星系統(tǒng)的殘余影響和海王星的引力共同作用，海衛(wèi)一的軌道旋轉(zhuǎn)方向就變成和海王星自轉(zhuǎn)方向相反。研究人員指出，近年來(lái)天文學(xué)家在太陽(yáng)系中發(fā)現(xiàn)了多個(gè)雙星系統(tǒng)，特別是在太陽(yáng)系外圍盛產(chǎn)小行星的柯伊伯帶有11%的小行星構(gòu)成雙星系統(tǒng)，地球附近的小行星也有16%屬于雙星系統(tǒng)，小行星雙星系統(tǒng)遇到海王星這樣的大質(zhì)量行星的概率相當(dāng)大。
此前曾有天文學(xué)家猜測(cè)，海衛(wèi)一的奇特運(yùn)行軌道可能是它和海王星的其他衛(wèi)星碰撞所致。但艾格諾等人指出這種碰撞既要大到足以改變海衛(wèi)一的軌道，又不能太大以致海衛(wèi)一被撞毀，其發(fā)生概率很小，
海王星
行星海王星
物理特性
平均直徑2706.8±1.8km
表面面積23,018,000km2
體積10,384,000,000km3
質(zhì)量2.147×1022kg
平均密度2.05g/cm3
表面引力加速度0.78m/s2
逃逸速度1.5km/s
自轉(zhuǎn)周期5日21小時(shí)2分鐘28秒
軸傾斜度0
反照率0.76
表面溫度
-最高
-平均
-最低
34.5K
大氣特性
氣壓0.001kPa
氮99.9%
甲烷0.1%
參考資料 >
我們?cè)趪?guó)科大拍罕見(jiàn)天象!.微信公眾平臺(tái) 中國(guó)科學(xué)院大學(xué).2024-03-15
太陽(yáng)系10顆最大的衛(wèi)星.微信公眾平臺(tái) 你好太空.2024-03-15
獵戶座流星雨、海衛(wèi)一掩星……深圳10月天象預(yù)報(bào)來(lái)了!.深圳新聞網(wǎng).2024-03-15
外星上的火山長(zhǎng)啥樣?.微信公眾平臺(tái) 中科院地質(zhì)地球所.2024-03-15