以下是整理的《科普知識(shí)： 土衛(wèi)二的地形地貌》，希望大家喜歡！
土衛(wèi)二（Enceladus）是土星的第六大衛(wèi)星， 于1789年為威廉·赫歇爾所發(fā)現(xiàn)。 在旅行者號(hào)于1980年代探測(cè)土星之前，人們只知道土衛(wèi)二是一個(gè)被冰覆蓋的衛(wèi)星。旅行者號(hào)顯示土衛(wèi)二直徑約為500公里（相當(dāng)于土星的衛(wèi)星土衛(wèi)六直徑的十分之一），而且其表面幾乎能反射的陽光。旅行者1號(hào)發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二的軌道位于土星E環(huán)最稠密的部分，表明兩者之間可能存在某種聯(lián)系；而旅行者2號(hào)則發(fā)現(xiàn)：盡管該衛(wèi)星體積不大，但是在其表面既存在古老的撞擊坑構(gòu)造，又存在較為年輕的、地質(zhì)活動(dòng)所造成的扭曲地形構(gòu)造——其中一些地區(qū)的地質(zhì)年代甚至只有1億年。
為了探索土衛(wèi)二，美國宇航局于二十世紀(jì)末發(fā)射卡西尼號(hào)太空船，并于二十一世紀(jì)初抵達(dá)土星附近，為科學(xué)研究提供了大量的數(shù)據(jù)。探究表明，土衛(wèi)二是外太陽系中迄今為止觀測(cè)到存在地質(zhì)噴發(fā)活動(dòng)的三個(gè)星體之一（另外兩個(gè)分別是木衛(wèi)一和海衛(wèi)一）。分析認(rèn)為噴射的物質(zhì)是星體表面以下的液態(tài)水；同時(shí)，在噴射的羽狀物中亦發(fā)現(xiàn)了奇特的化學(xué)成分，因此土衛(wèi)二也被認(rèn)為是天體生物學(xué)的重要研究對(duì)象。 2015年3月，東京大學(xué)、日本海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)等與歐美的國際團(tuán)隊(duì)一道，在土星的二號(hào)衛(wèi)星——土衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)存在熱水的環(huán)境。這是人類首次在太陽系中發(fā)現(xiàn)存在于地球之外的可供生命存在的環(huán)境。
地形地貌
大小與外形
土衛(wèi)二是一顆相對(duì)較小的衛(wèi)星，平均直徑為505公里，只有月球直徑的七分之一，比不列顛島的長度還稍小而其大小也和不列顛島不相上下。而亞利桑那州和科羅拉多州也能夠容得下這顆衛(wèi)星。不過若論其球體面積則比以上這些區(qū)域要大得多，它的面積達(dá)80萬平方公里，相當(dāng)于莫桑比克的國土面積，比得克薩斯州大15%土衛(wèi)二的質(zhì)量和直徑都位列土星衛(wèi)星的第六位，居于土衛(wèi)六（5150公里）、土衛(wèi)五（1530公里）、土衛(wèi)八（1440公里）、土衛(wèi)四（1120公里）和土衛(wèi)三（1050公里）之后。它也是土星擁有的最小的球狀衛(wèi)星之一除了它和土衛(wèi)一（390公里）之外，其他的小衛(wèi)星均為不規(guī)則形狀，
事實(shí)上土衛(wèi)二為一個(gè)扁平橢球體，依據(jù)卡西尼號(hào)發(fā)回的照片進(jìn)行測(cè)算土衛(wèi)二的三軸長度為513（a）×503（b）×497（c）公里，其中（a）為面向土星面與背向土星面兩極間的距離，（b）為星體凹面與凸面兩極間的距離，（c）為南極與北極之間的距離。土衛(wèi)二圍繞其短軸自轉(zhuǎn)，而其長軸則成放射狀地偏離土星。
表面
1981年8月，旅行者2號(hào)在人類歷首次近距離地觀測(cè)土衛(wèi)二。對(duì)獲得的圖像信息進(jìn)行分析后，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了至少五種不同的地形，包括撞擊坑地形、平坦地形（較年輕），而在平坦地形附近，則往往分布著山脊另外還觀測(cè)到大量的線性地縫 和懸崖。鑒于在平坦地區(qū)分布的撞擊坑較少，科學(xué)家推測(cè)這些平坦地區(qū)的形成時(shí)間可能只有幾億年。所以，在較近的一段地質(zhì)時(shí)間里，土衛(wèi)二上必然發(fā)生了諸如“水火山”之類的地質(zhì)活動(dòng)，才能使得原先千瘡百孔的地表平整如初。固態(tài)水（冰）使得土衛(wèi)二表面發(fā)生了很大變化，使其成為太陽系中反射率的天體它的幾何反照率高達(dá)138%。正因?yàn)樗瓷淞巳绱酥嗟年柟猓淦秸乇淼囊归g溫度僅為-198℃（較其他土星衛(wèi)星寒冷）。
卡西尼號(hào)在2005年2月17日、3月9日、7月14日三次飛掠土衛(wèi)二觀測(cè)到了土衛(wèi)二表面的更多細(xì)節(jié)。例如旅行者2號(hào)所觀測(cè)到的平坦地形實(shí)際上是一些撞擊坑分布較少的地區(qū)，這類地區(qū)還分布有山脊和懸崖同時(shí)在地質(zhì)年齡較大、撞擊坑分布密集的地區(qū)，還發(fā)現(xiàn)了數(shù)目眾多的地縫這證明在撞擊坑大量形成之后，這一地區(qū)還經(jīng)歷了劇烈的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)另外在旅行者2號(hào)過去未詳細(xì)勘測(cè)的地區(qū)，亦發(fā)現(xiàn)了幾處較年輕的地形如南極附近的一處古怪地形，從土星衛(wèi)星土衛(wèi)二噴射而出的水冰射流看似從土星明亮一側(cè)掠過。這張照片是由美宇航局“卡西尼”號(hào)飛船拍攝的。實(shí)際上，土衛(wèi)二的運(yùn)行軌道距土星大氣頂端大約11.2萬英里(約合18萬公里)。土衛(wèi)二的冰冷間歇泉發(fā)現(xiàn)于2005年，它們位于這顆星球南半球的斷裂帶，據(jù)認(rèn)為其噴射動(dòng)力源于地表下的液態(tài)水層。
撞擊坑
撞擊坑是太陽系許多天體上存在的普遍現(xiàn)象。土衛(wèi)二的許多區(qū)域都被分布密度不同、破損程度不同的撞擊坑群所覆蓋。在旅行者2號(hào)觀測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，科學(xué)家根據(jù)撞擊坑分布密度的不同將其分為三類撞擊坑地形單元。其中ct1和ct2雖然在撞擊坑破損程度上有所不同，但都包含了數(shù)目眾多的、直徑達(dá)10-20公里的撞擊坑；而cp則是分布有少量撞擊坑的平坦地區(qū)。這種基于撞擊坑密度（及與此相關(guān)的地表年齡）而進(jìn)行的撞擊坑地形細(xì)分支持了認(rèn)為土衛(wèi)二曾經(jīng)歷過多階段的地表重塑的觀點(diǎn)。
近期卡西尼號(hào)的觀測(cè)則提供了關(guān)于ct2和cp地形單元的更多詳細(xì)信息。這些高分辨率照片顯示土衛(wèi)二的許多撞擊坑都出現(xiàn)了由粘性崩塌和結(jié)構(gòu)性裂痕導(dǎo)致的嚴(yán)重破損。粘性崩塌是重力的作用所造成的撞擊坑及其他水冰構(gòu)成的地形的破損，這個(gè)作用過程需要經(jīng)歷漫長的地質(zhì)時(shí)間，并將最終使該地區(qū)的地勢(shì)趨于平緩。這個(gè)作用的效果取決于冰的溫度，因?yàn)橄噍^于溫度較低、質(zhì)地較硬的冰，溫度較高的冰更容易遭到破壞。經(jīng)歷了粘性崩塌作用的撞擊坑一般都有一個(gè)凸形底部，有時(shí)甚至只剩下一圈坑緣。圖八左上角的大撞擊坑——頓雅扎德撞擊坑所擁有的凸形底部即是粘性崩塌作用的例證。另外，土衛(wèi)二表面的許多撞擊坑也已遭到結(jié)構(gòu)性裂痕的嚴(yán)重破壞。照片底部中央偏右直徑近10公里的撞擊坑即是證明：寬度只有數(shù)百米至一千米的細(xì)長的裂痕已經(jīng)嚴(yán)重破壞了該撞擊坑的邊緣和底部。迄今為止，幾乎所有位于ct2地形單元中的撞擊坑都有構(gòu)造性變形的跡象粘性崩塌和結(jié)構(gòu)性裂痕的作用都證明了——盡管撞擊坑地形地區(qū)是土衛(wèi)二上地質(zhì)年齡、撞擊坑留存度的地區(qū)，但其中的幾乎所有撞擊坑都已處于某種被破壞的階段。
地質(zhì)構(gòu)造
旅行者2號(hào)在土衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)了幾種地質(zhì)構(gòu)造，包括槽溝、懸崖和山脊等。近期卡西尼號(hào)的觀測(cè)表明土衛(wèi)二上改變地貌的主要方式是構(gòu)造作用。土衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)的一種更加引人關(guān)注的地質(zhì)構(gòu)造是裂痕，這些峽谷能夠延伸至200公里長，寬度為5-10公里，深度為1公里。圖七顯示了一條典型的大裂痕切割那些地質(zhì)年齡較大、已經(jīng)遭到結(jié)構(gòu)性破壞的地區(qū)的景象。圖八底部亦顯示了這種地質(zhì)構(gòu)造。裂痕是一種較年輕的地質(zhì)構(gòu)造，因?yàn)樗ǔ１憩F(xiàn)為切割其他地質(zhì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)裂痕兩壁有突出的露頭。
土衛(wèi)二上存在構(gòu)造作用的另一例證是槽溝結(jié)構(gòu)，它由一系列呈曲線狀的槽溝和山脊構(gòu)成。這種條紋狀結(jié)構(gòu)最初是由旅行者2號(hào)發(fā)現(xiàn)的，通常是平坦地形與撞擊坑地形的分野標(biāo)志。在圖六和圖十中均可見到這種地質(zhì)構(gòu)造（圖十中的為撒馬爾罕槽溝）。這種槽溝地形容易令人聯(lián)想起木衛(wèi)三上的相似地貌。不過土衛(wèi)二的槽溝構(gòu)造要比后者復(fù)雜：木衛(wèi)三上的槽溝為平行排列，而土衛(wèi)二的槽溝排列則顯得較為凌亂，形狀也多為鋸齒狀。引人關(guān)注的是卡西尼號(hào)在對(duì)撒馬爾罕槽溝進(jìn)行觀測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)了一些暗點(diǎn)（直徑125-750米），它們平行排列于槽溝旁，有推測(cè)認(rèn)為這些暗點(diǎn)是位于該地區(qū)的陷坑。
除此之外，土衛(wèi)二表面還有多種地質(zhì)構(gòu)造。圖九顯示了一種狹窄的斷裂地形（通常有數(shù)百米寬），該地形由卡西尼號(hào)發(fā)現(xiàn)。這些裂縫常常貫穿于撞擊坑地形之中，其深度也只有一兩百米。其中的許多裂縫在其形成過程中受到了撞擊坑所產(chǎn)生的微薄表土的影響，導(dǎo)致裂紋走向經(jīng)常發(fā)生變化。
平坦地形
旅行者2號(hào)在土衛(wèi)二表面發(fā)現(xiàn)了兩種平坦地形。這些地形的地勢(shì)起伏較小，較之撞擊坑地形，其撞擊坑數(shù)目也很少這表明這種地質(zhì)構(gòu)造的產(chǎn)生年代較晚。其中的典型——錫蘭平原，從照片上就未發(fā)現(xiàn)可見的撞擊坑。而在錫蘭平原西南方的另一個(gè)平坦地形，則縱橫交錯(cuò)著數(shù)條槽溝和懸崖。其后，卡西尼號(hào)也曾觀測(cè)過這些平坦地形，其中包括了錫蘭平原和蒂雅平原，并拍下了高分辨率的照片。這些照片顯示這些地形中其實(shí)布滿了較低的山脊和較淺的裂縫。目前認(rèn)為，其中的裂縫是由于剪切形變?cè)斐傻?。其中拍攝的錫蘭平原的照片顯示該地區(qū)仍存在著一定數(shù)量的微小撞擊坑——依據(jù)這些撞擊坑估計(jì)，該地區(qū)地表的年齡從1.7億年到37億年不等，具體年齡取決于撞擊坑的分布情況。
卡西尼號(hào)對(duì)土衛(wèi)二表面進(jìn)行觀測(cè)的區(qū)域的擴(kuò)大使得更多的平坦地形得以發(fā)現(xiàn)，特別是在土衛(wèi)二朝向軌道運(yùn)動(dòng)方向的球面上。這些地形上布滿了數(shù)目眾多的槽溝和山脊，類似于南極地區(qū)的變形構(gòu)造。這些地形正好位于錫蘭平原和蒂雅平原的球體對(duì)立面上，表明這一地區(qū)受到了土星引力潮汐的影響。
南極地區(qū)
2005年7月14日，科學(xué)家在卡西尼號(hào)飛掠土衛(wèi)二時(shí)拍攝的照片中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)位于南極地區(qū)、產(chǎn)生構(gòu)造變形的特別區(qū)域。該地區(qū)位于北緯60°區(qū)域，其間遍布裂縫和山脊，同時(shí)也存在著少量微型撞擊坑，這表明這是土衛(wèi)二表面最年輕的地貌，同時(shí)也是所有中等大小的冰凍衛(wèi)星上的最年輕地貌；其間的撞擊坑構(gòu)造表明該地區(qū)的某些區(qū)域可能只有5萬年的歷史，甚至可能更年輕?？拷搮^(qū)域的中心區(qū)分布著4個(gè)裂縫帶，以及眾多的山脊——這些山脊被非正式地命名為“虎皮條紋”。這些裂縫可能是該地區(qū)最年輕的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，它們的四周分布著呈薄荷綠色、帶有粗糙紋理的冰體——這些冰體在其他地區(qū)常常出現(xiàn)在巖石露頭中或裂縫壁上。在該地區(qū)的平坦地帶中亦發(fā)現(xiàn)了“藍(lán)”冰，這表明該地區(qū)十分年輕，以致還未來得及被覆蓋上一層來自E環(huán)的帶有細(xì)密紋理的冰體?？梢姽夂图t外線測(cè)繪分光計(jì)（VIMS）的探測(cè)結(jié)果表明分布于“虎皮斑紋”四周的綠色物質(zhì)在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與土衛(wèi)二的其他地表物質(zhì)存在差異，同時(shí)在“虎皮斑紋”中發(fā)現(xiàn)了透明的冰體，這說明這一地質(zhì)構(gòu)造十分年輕（可能小于1千年），或者該地質(zhì)構(gòu)造表面的冰體近期曾受到熱源影響。另外，該儀器還在“虎皮斑紋”中測(cè)得結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物，這在該衛(wèi)星上尚屬首次發(fā)現(xiàn)。
在7月14日的飛掠中，卡西尼號(hào)對(duì)南極地區(qū)分布“藍(lán)”冰的地區(qū)之一進(jìn)行了觀測(cè)，并拍下了高分辨率的照片，照片顯示該地區(qū)存在著劇烈的地質(zhì)變形，并發(fā)現(xiàn)了一些直徑為10—100米的巨石。
土衛(wèi)二南極地區(qū)四周環(huán)繞著一系列相互平行的、呈Y形和V形的山脊和峽谷。這些山脊和峽谷的形狀、走向和位置都表明它們是土衛(wèi)二的整體形變?cè)斐傻?。最近，存在著兩種理論解釋這種地形形變的產(chǎn)生。第一種認(rèn)為：土衛(wèi)二繞土星運(yùn)行的軌道縮小了，從而導(dǎo)致土衛(wèi)二自轉(zhuǎn)速度的提高，這種變化進(jìn)而導(dǎo)致土衛(wèi)二自轉(zhuǎn)軸的調(diào)整。第二種理論認(rèn)為大量從土衛(wèi)二內(nèi)部噴發(fā)出的溫暖的、低密度的物質(zhì)導(dǎo)致了這種地形所在區(qū)域從土衛(wèi)二南半球中緯度地區(qū)位移至高緯度地區(qū)。結(jié)果，土衛(wèi)二的橢球體將會(huì)因?yàn)檫@種變化做出相應(yīng)的調(diào)整。根據(jù)自轉(zhuǎn)軸變化理論所得出的推導(dǎo)結(jié)果之一是土衛(wèi)二的南北兩極均曾有過類似的地形變化。 不過與推論相反，土衛(wèi)二的北極地區(qū)卻密布著撞擊坑，且地質(zhì)年齡也較南極地區(qū)大得多。土衛(wèi)二地殼的厚薄不均或許可以解釋這種差異。這種地殼厚度的變化得到了南極地區(qū)邊緣Y形、V形地形和毗鄰南極的地區(qū)地質(zhì)年齡之間相互關(guān)聯(lián)的佐證：Y形的、不連貫的地形和縱貫?zāi)媳钡臄嗔褞Ь禽^年輕的地形，推測(cè)亦認(rèn)為這種地形對(duì)應(yīng)的地殼厚度較??；而V形地形則毗鄰著那些地質(zhì)年齡較大、撞擊坑分布稠密的地區(qū)。
冰火山
在80年代初期旅行者號(hào)對(duì)土衛(wèi)二進(jìn)行了觀測(cè)之后，科學(xué)家們基于以下理由認(rèn)為該星體可能存在著地質(zhì)活動(dòng)：年輕的、具有高反射度的表面和其處于E環(huán)核心區(qū)的位置。 土衛(wèi)二和E環(huán)的聯(lián)系使科學(xué)家猜想認(rèn)為土衛(wèi)二正是E環(huán)上散布的物質(zhì)的來源——即從土衛(wèi)二內(nèi)部噴射出的水蒸氣最終構(gòu)成了E環(huán)。不過，旅行者號(hào)的觀測(cè)結(jié)果未能提供確鑿證據(jù)證明土衛(wèi)二現(xiàn)今仍處于活躍狀態(tài)。
不過之后的卡西尼號(hào)上承載了多種儀器，通過這些儀器的觀測(cè)，科學(xué)家最終發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)二上存在著噴發(fā)水和其他易揮發(fā)物質(zhì)、而非硅酸鹽石塊的冰火山。2005年1月和2月，卡西尼號(hào)上的成像科學(xué)子系統(tǒng)（ISS）首次觀測(cè)到土衛(wèi)二南極地區(qū)噴發(fā)出的由細(xì)小冰晶構(gòu)成的羽狀物。在2005年2月17日的飛掠中，磁力計(jì)觀測(cè)到的關(guān)于土衛(wèi)二大氣的數(shù)據(jù)也證明之前成像科學(xué)子系統(tǒng)所觀測(cè)到的現(xiàn)象是真實(shí)的——該數(shù)據(jù)顯示當(dāng)時(shí)土衛(wèi)二附近的離子回旋波的能量有所增強(qiáng)。離子回旋波是離子和磁場(chǎng)相互作用的產(chǎn)物，通過測(cè)定離子回旋波的頻率可以確定物質(zhì)的構(gòu)成——經(jīng)過測(cè)定，這種物質(zhì)是經(jīng)過電離的水蒸氣。在其后的兩次飛掠中，磁力計(jì)發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二大氣中的氣體大部分都集中于南極地區(qū)，其他地區(qū)的大氣濃度則相對(duì)十分稀薄。在2月17日和7月14日的飛掠中，紫外線攝譜儀（UVIS）觀測(cè)到兩例掩星現(xiàn)象。在2月的飛掠中，紫外線攝譜儀未能找到土衛(wèi)二赤道地區(qū)存在大氣的證據(jù)，但在7月飛掠觀測(cè)掩星現(xiàn)象的過程中探測(cè)到了水蒸氣的存在。
卡西尼號(hào)偶然地穿越了氣體云，離子和中性粒子分光計(jì)（INMS）和宇宙塵埃分析儀（CDA）從而能夠直接獲取羽狀物的樣本。離子和中性粒子分光計(jì)對(duì)氣體云的物質(zhì)構(gòu)成進(jìn)行了測(cè)定，發(fā)現(xiàn)其中大部分為水蒸氣，并包含少量的分子態(tài)氮、甲烷和二氧化碳。宇宙塵埃分析儀發(fā)現(xiàn)“越靠近土衛(wèi)二，顆粒物質(zhì)數(shù)量越多”，這證明土衛(wèi)二的確是E環(huán)物質(zhì)的主要來源地。離子和中性粒子分光計(jì)以及宇宙塵埃分析儀的數(shù)據(jù)表明卡西尼號(hào)穿越的氣體云確為冰火山所噴發(fā)的、富含水分的羽狀物，這種羽狀物來源于南極地區(qū)的噴射口。
2005年11月，這種噴射活動(dòng)得到了進(jìn)一步的確認(rèn)，成像科學(xué)子系統(tǒng)拍攝到了土衛(wèi)二南極地區(qū)類似噴泉的冰晶噴射活動(dòng)。（實(shí)際上，在之前的2005年2月，卡西尼號(hào)已經(jīng)拍攝到羽狀物，只是仍需要進(jìn)一步對(duì)高相位角度拍攝的照片——即當(dāng)太陽處于土衛(wèi)二身后時(shí)所拍攝的照片——進(jìn)行研究以真正確認(rèn)其存在，這些照片還需要同其他土星衛(wèi)星的高相位照片進(jìn)行對(duì)比。）11月的觀測(cè)結(jié)果顯示了羽狀物的完整結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)該羽狀物由數(shù)個(gè)獨(dú)立的噴射活動(dòng)的噴射物（或許來自數(shù)個(gè)不同的噴射口）共同構(gòu)成，并擴(kuò)展至距衛(wèi)星表面近500公里的地區(qū)。這一觀測(cè)結(jié)果使得土衛(wèi)二成為第四顆被證實(shí)存在火山活動(dòng)的太陽系天體，之前的三顆分別是地球、海衛(wèi)一和木衛(wèi)一。2007年10月，在成像科學(xué)子系統(tǒng)觀測(cè)到塵埃噴射活動(dòng)的同時(shí)，紫外線攝譜儀亦觀測(cè)到了氣體噴射活動(dòng)。
2008年3月12日的飛掠使卡西尼號(hào)獲得了進(jìn)一步的觀測(cè)機(jī)會(huì)。觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示羽狀物中含有更多的化學(xué)物質(zhì)，包括簡(jiǎn)單的和復(fù)雜的碳?xì)浠衔?，如丙烷、乙烷和乙炔。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)提高了土衛(wèi)二表面存在生命的可能性?？ㄎ髂崽?hào)上的離子和中性粒子分光計(jì)對(duì)羽狀物的物質(zhì)構(gòu)成進(jìn)行測(cè)量后發(fā)現(xiàn)其與大部分彗星的物質(zhì)構(gòu)成相近。多種觀測(cè)儀器的觀測(cè)結(jié)果表明在土衛(wèi)二南極地區(qū)，這種從受壓的地下腔室中噴發(fā)羽狀物的活動(dòng)類似于地球上的噴泉。由于離子和中性粒子分光計(jì)和紫外線攝譜儀均未在噴射物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)氨——該物質(zhì)能夠起到防凍作用，因此科學(xué)家預(yù)測(cè)在土衛(wèi)二地下受熱、受壓的腔室中流動(dòng)著溫度至少達(dá)到零下3攝氏度、近乎純凈的液態(tài)水，即如圖十三所示。由冰融化為純水，比之氨水混合物的融化需要更多的熱量。這種熱量可能來自引力潮汐能或輻射源所產(chǎn)生的能量。另一種產(chǎn)生羽狀物的途徑是土衛(wèi)二表面溫暖的冰的升華。在2005年7月14日的飛掠過程中，卡西尼號(hào)上的紅外成份分光計(jì)（CIRS）在靠近南極點(diǎn)的地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)溫暖區(qū)域，該區(qū)域的溫度達(dá)到了85-90開爾文度，部分區(qū)域的溫度甚至高達(dá)157開爾文度（零下116攝氏度），遠(yuǎn)較地表接收陽光輻射產(chǎn)生的溫度高，這表明該區(qū)域受到了土衛(wèi)二內(nèi)部熱源的加熱。在這種溫度下，該區(qū)域的冰體能夠以較其他區(qū)域冰體快得多的速度升華，并產(chǎn)生羽狀物。這種假說受到了較多關(guān)注因?yàn)槿缛艏訜岬乇肀w的地下層物質(zhì)為呈半流質(zhì)狀態(tài)的氨水混合物，那么不需要太多的能量就可以產(chǎn)生羽狀物不過，羽狀物中富含的大量冰晶顯然更支持“冷噴泉”模式假說并削弱了冰體升華假說的可信性，
此外，基輔等人還提出了籠型水合物的來源理論，該理論認(rèn)為，當(dāng)“虎皮斑紋”地形破裂時(shí)，蘊(yùn)藏于其中的二氧化碳、甲烷和氮暴露于真空之中，從而被釋放出來。該理論并不需要“冷噴泉”模式假說中用于融冰的熱能的存在，也能在缺少氨的情況下解釋得通。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)
在卡西尼計(jì)劃施行之前，人們對(duì)于土衛(wèi)二的內(nèi)部構(gòu)造知之甚少。不過，在卡西尼號(hào)飛船對(duì)土衛(wèi)二進(jìn)行的數(shù)次飛掠過程中所得出的探測(cè)結(jié)果為構(gòu)建土衛(wèi)二的內(nèi)部模型提供了必要的信息，其中包括了對(duì)土衛(wèi)二的質(zhì)量和三軸橢球體形狀的測(cè)定、高分辨率的地表照片和地質(zhì)化學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)。
之前旅行者測(cè)得的土衛(wèi)二質(zhì)量表明土衛(wèi)二可能完全是由固態(tài)冰組成的。但是根據(jù)土衛(wèi)二對(duì)卡西尼號(hào)的重力作用效果進(jìn)行的測(cè)定表明，這個(gè)數(shù)值要遠(yuǎn)高于之前的推測(cè)，其密度達(dá)到了1.16克/立方厘米，高于土星其他中等體積的冰衛(wèi)星的密度，這表明土衛(wèi)二可能含有更多的硅酸鹽和鐵。除了固態(tài)冰之外其他物質(zhì)的存在，意味著土衛(wèi)二內(nèi)部可能擁有放射性物質(zhì)衰變所產(chǎn)生的較為豐富的熱能。
卡斯蒂略等人認(rèn)為土衛(wèi)八和其他的土星冰衛(wèi)星都是在土星分星云形成后不久就形成的因此富含短期放射性核素。這些放射性核素，如鋁-26和鐵-60，有較短的半衰期并能夠相對(duì)較快地為星體內(nèi)核提供熱能。雖然土衛(wèi)二擁有相對(duì)高密度的巖石構(gòu)造但是如果沒有這些短期放射性核素，那么土衛(wèi)二內(nèi)部的長期放射性核素則來不及阻止內(nèi)核的快速冰凍。 鑒于土衛(wèi)二的高密度巖石構(gòu)造，人們猜測(cè)鋁-26和鐵-60的高含量將會(huì)導(dǎo)致一個(gè)不同的構(gòu)造類型的出現(xiàn)，這個(gè)構(gòu)造類型包含了一個(gè)冰凍的地幔和一個(gè)巖石的內(nèi)核。后期的輻射能和潮汐作用則將內(nèi)核的溫度提升到了1000 K，這個(gè)溫度足以融解內(nèi)層地幔。但是，若要保持土衛(wèi)二地質(zhì)活動(dòng)的活躍性，則部分的內(nèi)核也必須融化，以形成巖漿腔室，這種腔室在土星的潮汐作用下會(huì)扭曲變形。土衛(wèi)四的共振效應(yīng)或天平動(dòng)產(chǎn)生的潮汐熱使得這些位于內(nèi)核的熱點(diǎn)至今仍保持活躍，并為現(xiàn)在土衛(wèi)二上的地質(zhì)活動(dòng)提供能量。
此外，科學(xué)家還測(cè)定了土衛(wèi)二的形狀，以進(jìn)一步判斷該衛(wèi)星是否具有內(nèi)部分層結(jié)構(gòu)。波爾科等人根據(jù)其2006年的測(cè)量結(jié)果認(rèn)為該星體處于流體靜力學(xué)的平衡狀態(tài)，在此狀態(tài)下，星體內(nèi)部是不分層的，這與地質(zhì)學(xué)及地球化學(xué)方面的證據(jù)所指向的結(jié)果相矛盾。不過，該星體的形狀并未排除其不處于流體靜力學(xué)平衡狀態(tài)的可能性可能在較近的一個(gè)時(shí)期土衛(wèi)二仍可能擁有一個(gè)分層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在該星體的某些區(qū)域旋轉(zhuǎn)速度較其他區(qū)域來得快，
地下熱源
由此，科學(xué)家們對(duì)土衛(wèi)二地下存在持續(xù)熱源的假說展開了研究。在會(huì)議上，有關(guān)專家提出了自己的 看法:土衛(wèi)二內(nèi)部的放射性物質(zhì)衰變就是持續(xù)熱能來源。
美國航空和航天局“卡西尼”項(xiàng)目主要研究人員之一丹尼斯·馬特森說，土衛(wèi)二形成之初是個(gè)冰塊和巖石混合體其中巖石部分含有兩種放射物同位素。45億年來，放射性衰變不斷，散發(fā)大量熱能，逐漸造就了土衛(wèi)二巖質(zhì)核心外包冰層的結(jié)構(gòu)。直到今天，土衛(wèi)二內(nèi)部的放射性衰變也沒有停止，內(nèi)核產(chǎn)生的熱能又進(jìn) 一步融化著土衛(wèi)二的中心部分，
正是這樣周而復(fù)始的放射性衰變?yōu)橥列l(wèi)二提供了源源不斷的熱能，并打破了其南極附近冰層的平衡，形成高溫區(qū)域，造成冰層斷裂，直接導(dǎo)致了“卡西尼”捕捉到的冰屑及水蒸氣噴發(fā)現(xiàn)象。
地表溫度
土衛(wèi)二上沒有降雨，但是它表面存在間歇泉，有大量水蒸氣從它們里面噴出，這個(gè)過程被稱作冰火山(cryovolcanism)。有關(guān)這顆衛(wèi)星及其從它表面延伸出來的煙柱的確切成分，人們眾說紛紜。一些人認(rèn)為，這顆衛(wèi)星的流體水面上覆蓋著一層冰，另外一些人則認(rèn)為，它是一顆由固體冰和巖石構(gòu)成的寒冷天體。
地下海
歐美天文學(xué)家最新在《科學(xué)》雜志上報(bào)告說，他們通過分析引力場(chǎng)判斷，土星的衛(wèi)星土衛(wèi)二存在一個(gè)巨大的“地下?！?。這也許是尋找外星生命的理想地點(diǎn)之一。
土衛(wèi)二是一個(gè)直徑只有約500公里的“小世界”，其表面被耀眼的白色冰層包裹。2005年，“卡西尼”探測(cè)器發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二南極分布著一些被稱作“虎紋”的平行條帶狀地貌，并有冰屑間歇泉噴出，科學(xué)家因此猜想土衛(wèi)二可能有一個(gè)“地下?！?。[5]
天文學(xué)家利用“卡西尼”探測(cè)器2010年至2012年期間3次近距離觀測(cè)土衛(wèi)二獲得的數(shù)據(jù)，分析確定了土衛(wèi)二的引力場(chǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，土衛(wèi)二的引力場(chǎng)存在“引人注目的不對(duì)稱性”，其中南極的引力較弱，但又大于根據(jù)其地形計(jì)算得出的數(shù)值。他們認(rèn)為，“起到彌補(bǔ)性作用”的是南極表面下的液態(tài)水，因?yàn)樗拿芏却笥诒?，形成的引力也大于冰?BR> 進(jìn)一步的分析認(rèn)為，該“地下?！蔽挥谕列l(wèi)二南極30至40公里厚的表面冰層之下，其厚度約為10公里，并延伸至南緯50度左右。參與研究的加州理工學(xué)院教授戴維·史蒂文森說：“這意味著它的面積與地球上的第二大湖蘇必利爾湖相當(dāng)甚至更大?！?BR> 研究還顯示，土衛(wèi)二“地下海”的海底可能是硅酸鹽巖石，這意味著此地環(huán)境適合復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，包括那些可能創(chuàng)造了類似早期地球環(huán)境的化學(xué)反應(yīng)。
此外科學(xué)家認(rèn)為，與土衛(wèi)二相似的木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二也可能存在“地下?！薄Ｊ返傥纳f，研究這兩顆衛(wèi)星有助了解太陽系中的宜居環(huán)境。太陽系中肯定還有其他水資源充足的星球。
土衛(wèi)二（Enceladus）是土星的第六大衛(wèi)星， 于1789年為威廉·赫歇爾所發(fā)現(xiàn)。 在旅行者號(hào)于1980年代探測(cè)土星之前，人們只知道土衛(wèi)二是一個(gè)被冰覆蓋的衛(wèi)星。旅行者號(hào)顯示土衛(wèi)二直徑約為500公里（相當(dāng)于土星的衛(wèi)星土衛(wèi)六直徑的十分之一），而且其表面幾乎能反射的陽光。旅行者1號(hào)發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二的軌道位于土星E環(huán)最稠密的部分，表明兩者之間可能存在某種聯(lián)系；而旅行者2號(hào)則發(fā)現(xiàn)：盡管該衛(wèi)星體積不大，但是在其表面既存在古老的撞擊坑構(gòu)造，又存在較為年輕的、地質(zhì)活動(dòng)所造成的扭曲地形構(gòu)造——其中一些地區(qū)的地質(zhì)年代甚至只有1億年。
為了探索土衛(wèi)二，美國宇航局于二十世紀(jì)末發(fā)射卡西尼號(hào)太空船，并于二十一世紀(jì)初抵達(dá)土星附近，為科學(xué)研究提供了大量的數(shù)據(jù)。探究表明，土衛(wèi)二是外太陽系中迄今為止觀測(cè)到存在地質(zhì)噴發(fā)活動(dòng)的三個(gè)星體之一（另外兩個(gè)分別是木衛(wèi)一和海衛(wèi)一）。分析認(rèn)為噴射的物質(zhì)是星體表面以下的液態(tài)水；同時(shí)，在噴射的羽狀物中亦發(fā)現(xiàn)了奇特的化學(xué)成分，因此土衛(wèi)二也被認(rèn)為是天體生物學(xué)的重要研究對(duì)象。 2015年3月，東京大學(xué)、日本海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)等與歐美的國際團(tuán)隊(duì)一道，在土星的二號(hào)衛(wèi)星——土衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)存在熱水的環(huán)境。這是人類首次在太陽系中發(fā)現(xiàn)存在于地球之外的可供生命存在的環(huán)境。
地形地貌
大小與外形
土衛(wèi)二是一顆相對(duì)較小的衛(wèi)星，平均直徑為505公里，只有月球直徑的七分之一，比不列顛島的長度還稍小而其大小也和不列顛島不相上下。而亞利桑那州和科羅拉多州也能夠容得下這顆衛(wèi)星。不過若論其球體面積則比以上這些區(qū)域要大得多，它的面積達(dá)80萬平方公里，相當(dāng)于莫桑比克的國土面積，比得克薩斯州大15%土衛(wèi)二的質(zhì)量和直徑都位列土星衛(wèi)星的第六位，居于土衛(wèi)六（5150公里）、土衛(wèi)五（1530公里）、土衛(wèi)八（1440公里）、土衛(wèi)四（1120公里）和土衛(wèi)三（1050公里）之后。它也是土星擁有的最小的球狀衛(wèi)星之一除了它和土衛(wèi)一（390公里）之外，其他的小衛(wèi)星均為不規(guī)則形狀，
事實(shí)上土衛(wèi)二為一個(gè)扁平橢球體，依據(jù)卡西尼號(hào)發(fā)回的照片進(jìn)行測(cè)算土衛(wèi)二的三軸長度為513（a）×503（b）×497（c）公里，其中（a）為面向土星面與背向土星面兩極間的距離，（b）為星體凹面與凸面兩極間的距離，（c）為南極與北極之間的距離。土衛(wèi)二圍繞其短軸自轉(zhuǎn)，而其長軸則成放射狀地偏離土星。
表面
1981年8月，旅行者2號(hào)在人類歷首次近距離地觀測(cè)土衛(wèi)二。對(duì)獲得的圖像信息進(jìn)行分析后，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了至少五種不同的地形，包括撞擊坑地形、平坦地形（較年輕），而在平坦地形附近，則往往分布著山脊另外還觀測(cè)到大量的線性地縫 和懸崖。鑒于在平坦地區(qū)分布的撞擊坑較少，科學(xué)家推測(cè)這些平坦地區(qū)的形成時(shí)間可能只有幾億年。所以，在較近的一段地質(zhì)時(shí)間里，土衛(wèi)二上必然發(fā)生了諸如“水火山”之類的地質(zhì)活動(dòng)，才能使得原先千瘡百孔的地表平整如初。固態(tài)水（冰）使得土衛(wèi)二表面發(fā)生了很大變化，使其成為太陽系中反射率的天體它的幾何反照率高達(dá)138%。正因?yàn)樗瓷淞巳绱酥嗟年柟猓淦秸乇淼囊归g溫度僅為-198℃（較其他土星衛(wèi)星寒冷）。
卡西尼號(hào)在2005年2月17日、3月9日、7月14日三次飛掠土衛(wèi)二觀測(cè)到了土衛(wèi)二表面的更多細(xì)節(jié)。例如旅行者2號(hào)所觀測(cè)到的平坦地形實(shí)際上是一些撞擊坑分布較少的地區(qū)，這類地區(qū)還分布有山脊和懸崖同時(shí)在地質(zhì)年齡較大、撞擊坑分布密集的地區(qū)，還發(fā)現(xiàn)了數(shù)目眾多的地縫這證明在撞擊坑大量形成之后，這一地區(qū)還經(jīng)歷了劇烈的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)另外在旅行者2號(hào)過去未詳細(xì)勘測(cè)的地區(qū)，亦發(fā)現(xiàn)了幾處較年輕的地形如南極附近的一處古怪地形，從土星衛(wèi)星土衛(wèi)二噴射而出的水冰射流看似從土星明亮一側(cè)掠過。這張照片是由美宇航局“卡西尼”號(hào)飛船拍攝的。實(shí)際上，土衛(wèi)二的運(yùn)行軌道距土星大氣頂端大約11.2萬英里(約合18萬公里)。土衛(wèi)二的冰冷間歇泉發(fā)現(xiàn)于2005年，它們位于這顆星球南半球的斷裂帶，據(jù)認(rèn)為其噴射動(dòng)力源于地表下的液態(tài)水層。
撞擊坑
撞擊坑是太陽系許多天體上存在的普遍現(xiàn)象。土衛(wèi)二的許多區(qū)域都被分布密度不同、破損程度不同的撞擊坑群所覆蓋。在旅行者2號(hào)觀測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，科學(xué)家根據(jù)撞擊坑分布密度的不同將其分為三類撞擊坑地形單元。其中ct1和ct2雖然在撞擊坑破損程度上有所不同，但都包含了數(shù)目眾多的、直徑達(dá)10-20公里的撞擊坑；而cp則是分布有少量撞擊坑的平坦地區(qū)。這種基于撞擊坑密度（及與此相關(guān)的地表年齡）而進(jìn)行的撞擊坑地形細(xì)分支持了認(rèn)為土衛(wèi)二曾經(jīng)歷過多階段的地表重塑的觀點(diǎn)。
近期卡西尼號(hào)的觀測(cè)則提供了關(guān)于ct2和cp地形單元的更多詳細(xì)信息。這些高分辨率照片顯示土衛(wèi)二的許多撞擊坑都出現(xiàn)了由粘性崩塌和結(jié)構(gòu)性裂痕導(dǎo)致的嚴(yán)重破損。粘性崩塌是重力的作用所造成的撞擊坑及其他水冰構(gòu)成的地形的破損，這個(gè)作用過程需要經(jīng)歷漫長的地質(zhì)時(shí)間，并將最終使該地區(qū)的地勢(shì)趨于平緩。這個(gè)作用的效果取決于冰的溫度，因?yàn)橄噍^于溫度較低、質(zhì)地較硬的冰，溫度較高的冰更容易遭到破壞。經(jīng)歷了粘性崩塌作用的撞擊坑一般都有一個(gè)凸形底部，有時(shí)甚至只剩下一圈坑緣。圖八左上角的大撞擊坑——頓雅扎德撞擊坑所擁有的凸形底部即是粘性崩塌作用的例證。另外，土衛(wèi)二表面的許多撞擊坑也已遭到結(jié)構(gòu)性裂痕的嚴(yán)重破壞。照片底部中央偏右直徑近10公里的撞擊坑即是證明：寬度只有數(shù)百米至一千米的細(xì)長的裂痕已經(jīng)嚴(yán)重破壞了該撞擊坑的邊緣和底部。迄今為止，幾乎所有位于ct2地形單元中的撞擊坑都有構(gòu)造性變形的跡象粘性崩塌和結(jié)構(gòu)性裂痕的作用都證明了——盡管撞擊坑地形地區(qū)是土衛(wèi)二上地質(zhì)年齡、撞擊坑留存度的地區(qū)，但其中的幾乎所有撞擊坑都已處于某種被破壞的階段。
地質(zhì)構(gòu)造
旅行者2號(hào)在土衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)了幾種地質(zhì)構(gòu)造，包括槽溝、懸崖和山脊等。近期卡西尼號(hào)的觀測(cè)表明土衛(wèi)二上改變地貌的主要方式是構(gòu)造作用。土衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)的一種更加引人關(guān)注的地質(zhì)構(gòu)造是裂痕，這些峽谷能夠延伸至200公里長，寬度為5-10公里，深度為1公里。圖七顯示了一條典型的大裂痕切割那些地質(zhì)年齡較大、已經(jīng)遭到結(jié)構(gòu)性破壞的地區(qū)的景象。圖八底部亦顯示了這種地質(zhì)構(gòu)造。裂痕是一種較年輕的地質(zhì)構(gòu)造，因?yàn)樗ǔ１憩F(xiàn)為切割其他地質(zhì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)裂痕兩壁有突出的露頭。
土衛(wèi)二上存在構(gòu)造作用的另一例證是槽溝結(jié)構(gòu)，它由一系列呈曲線狀的槽溝和山脊構(gòu)成。這種條紋狀結(jié)構(gòu)最初是由旅行者2號(hào)發(fā)現(xiàn)的，通常是平坦地形與撞擊坑地形的分野標(biāo)志。在圖六和圖十中均可見到這種地質(zhì)構(gòu)造（圖十中的為撒馬爾罕槽溝）。這種槽溝地形容易令人聯(lián)想起木衛(wèi)三上的相似地貌。不過土衛(wèi)二的槽溝構(gòu)造要比后者復(fù)雜：木衛(wèi)三上的槽溝為平行排列，而土衛(wèi)二的槽溝排列則顯得較為凌亂，形狀也多為鋸齒狀。引人關(guān)注的是卡西尼號(hào)在對(duì)撒馬爾罕槽溝進(jìn)行觀測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)了一些暗點(diǎn)（直徑125-750米），它們平行排列于槽溝旁，有推測(cè)認(rèn)為這些暗點(diǎn)是位于該地區(qū)的陷坑。
除此之外，土衛(wèi)二表面還有多種地質(zhì)構(gòu)造。圖九顯示了一種狹窄的斷裂地形（通常有數(shù)百米寬），該地形由卡西尼號(hào)發(fā)現(xiàn)。這些裂縫常常貫穿于撞擊坑地形之中，其深度也只有一兩百米。其中的許多裂縫在其形成過程中受到了撞擊坑所產(chǎn)生的微薄表土的影響，導(dǎo)致裂紋走向經(jīng)常發(fā)生變化。
平坦地形
旅行者2號(hào)在土衛(wèi)二表面發(fā)現(xiàn)了兩種平坦地形。這些地形的地勢(shì)起伏較小，較之撞擊坑地形，其撞擊坑數(shù)目也很少這表明這種地質(zhì)構(gòu)造的產(chǎn)生年代較晚。其中的典型——錫蘭平原，從照片上就未發(fā)現(xiàn)可見的撞擊坑。而在錫蘭平原西南方的另一個(gè)平坦地形，則縱橫交錯(cuò)著數(shù)條槽溝和懸崖。其后，卡西尼號(hào)也曾觀測(cè)過這些平坦地形，其中包括了錫蘭平原和蒂雅平原，并拍下了高分辨率的照片。這些照片顯示這些地形中其實(shí)布滿了較低的山脊和較淺的裂縫。目前認(rèn)為，其中的裂縫是由于剪切形變?cè)斐傻?。其中拍攝的錫蘭平原的照片顯示該地區(qū)仍存在著一定數(shù)量的微小撞擊坑——依據(jù)這些撞擊坑估計(jì)，該地區(qū)地表的年齡從1.7億年到37億年不等，具體年齡取決于撞擊坑的分布情況。
卡西尼號(hào)對(duì)土衛(wèi)二表面進(jìn)行觀測(cè)的區(qū)域的擴(kuò)大使得更多的平坦地形得以發(fā)現(xiàn)，特別是在土衛(wèi)二朝向軌道運(yùn)動(dòng)方向的球面上。這些地形上布滿了數(shù)目眾多的槽溝和山脊，類似于南極地區(qū)的變形構(gòu)造。這些地形正好位于錫蘭平原和蒂雅平原的球體對(duì)立面上，表明這一地區(qū)受到了土星引力潮汐的影響。
南極地區(qū)
2005年7月14日，科學(xué)家在卡西尼號(hào)飛掠土衛(wèi)二時(shí)拍攝的照片中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)位于南極地區(qū)、產(chǎn)生構(gòu)造變形的特別區(qū)域。該地區(qū)位于北緯60°區(qū)域，其間遍布裂縫和山脊，同時(shí)也存在著少量微型撞擊坑，這表明這是土衛(wèi)二表面最年輕的地貌，同時(shí)也是所有中等大小的冰凍衛(wèi)星上的最年輕地貌；其間的撞擊坑構(gòu)造表明該地區(qū)的某些區(qū)域可能只有5萬年的歷史，甚至可能更年輕?？拷搮^(qū)域的中心區(qū)分布著4個(gè)裂縫帶，以及眾多的山脊——這些山脊被非正式地命名為“虎皮條紋”。這些裂縫可能是該地區(qū)最年輕的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，它們的四周分布著呈薄荷綠色、帶有粗糙紋理的冰體——這些冰體在其他地區(qū)常常出現(xiàn)在巖石露頭中或裂縫壁上。在該地區(qū)的平坦地帶中亦發(fā)現(xiàn)了“藍(lán)”冰，這表明該地區(qū)十分年輕，以致還未來得及被覆蓋上一層來自E環(huán)的帶有細(xì)密紋理的冰體?？梢姽夂图t外線測(cè)繪分光計(jì)（VIMS）的探測(cè)結(jié)果表明分布于“虎皮斑紋”四周的綠色物質(zhì)在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與土衛(wèi)二的其他地表物質(zhì)存在差異，同時(shí)在“虎皮斑紋”中發(fā)現(xiàn)了透明的冰體，這說明這一地質(zhì)構(gòu)造十分年輕（可能小于1千年），或者該地質(zhì)構(gòu)造表面的冰體近期曾受到熱源影響。另外，該儀器還在“虎皮斑紋”中測(cè)得結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物，這在該衛(wèi)星上尚屬首次發(fā)現(xiàn)。
在7月14日的飛掠中，卡西尼號(hào)對(duì)南極地區(qū)分布“藍(lán)”冰的地區(qū)之一進(jìn)行了觀測(cè)，并拍下了高分辨率的照片，照片顯示該地區(qū)存在著劇烈的地質(zhì)變形，并發(fā)現(xiàn)了一些直徑為10—100米的巨石。
土衛(wèi)二南極地區(qū)四周環(huán)繞著一系列相互平行的、呈Y形和V形的山脊和峽谷。這些山脊和峽谷的形狀、走向和位置都表明它們是土衛(wèi)二的整體形變?cè)斐傻?。最近，存在著兩種理論解釋這種地形形變的產(chǎn)生。第一種認(rèn)為：土衛(wèi)二繞土星運(yùn)行的軌道縮小了，從而導(dǎo)致土衛(wèi)二自轉(zhuǎn)速度的提高，這種變化進(jìn)而導(dǎo)致土衛(wèi)二自轉(zhuǎn)軸的調(diào)整。第二種理論認(rèn)為大量從土衛(wèi)二內(nèi)部噴發(fā)出的溫暖的、低密度的物質(zhì)導(dǎo)致了這種地形所在區(qū)域從土衛(wèi)二南半球中緯度地區(qū)位移至高緯度地區(qū)。結(jié)果，土衛(wèi)二的橢球體將會(huì)因?yàn)檫@種變化做出相應(yīng)的調(diào)整。根據(jù)自轉(zhuǎn)軸變化理論所得出的推導(dǎo)結(jié)果之一是土衛(wèi)二的南北兩極均曾有過類似的地形變化。 不過與推論相反，土衛(wèi)二的北極地區(qū)卻密布著撞擊坑，且地質(zhì)年齡也較南極地區(qū)大得多。土衛(wèi)二地殼的厚薄不均或許可以解釋這種差異。這種地殼厚度的變化得到了南極地區(qū)邊緣Y形、V形地形和毗鄰南極的地區(qū)地質(zhì)年齡之間相互關(guān)聯(lián)的佐證：Y形的、不連貫的地形和縱貫?zāi)媳钡臄嗔褞Ь禽^年輕的地形，推測(cè)亦認(rèn)為這種地形對(duì)應(yīng)的地殼厚度較??；而V形地形則毗鄰著那些地質(zhì)年齡較大、撞擊坑分布稠密的地區(qū)。
冰火山
在80年代初期旅行者號(hào)對(duì)土衛(wèi)二進(jìn)行了觀測(cè)之后，科學(xué)家們基于以下理由認(rèn)為該星體可能存在著地質(zhì)活動(dòng)：年輕的、具有高反射度的表面和其處于E環(huán)核心區(qū)的位置。 土衛(wèi)二和E環(huán)的聯(lián)系使科學(xué)家猜想認(rèn)為土衛(wèi)二正是E環(huán)上散布的物質(zhì)的來源——即從土衛(wèi)二內(nèi)部噴射出的水蒸氣最終構(gòu)成了E環(huán)。不過，旅行者號(hào)的觀測(cè)結(jié)果未能提供確鑿證據(jù)證明土衛(wèi)二現(xiàn)今仍處于活躍狀態(tài)。
不過之后的卡西尼號(hào)上承載了多種儀器，通過這些儀器的觀測(cè)，科學(xué)家最終發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)二上存在著噴發(fā)水和其他易揮發(fā)物質(zhì)、而非硅酸鹽石塊的冰火山。2005年1月和2月，卡西尼號(hào)上的成像科學(xué)子系統(tǒng)（ISS）首次觀測(cè)到土衛(wèi)二南極地區(qū)噴發(fā)出的由細(xì)小冰晶構(gòu)成的羽狀物。在2005年2月17日的飛掠中，磁力計(jì)觀測(cè)到的關(guān)于土衛(wèi)二大氣的數(shù)據(jù)也證明之前成像科學(xué)子系統(tǒng)所觀測(cè)到的現(xiàn)象是真實(shí)的——該數(shù)據(jù)顯示當(dāng)時(shí)土衛(wèi)二附近的離子回旋波的能量有所增強(qiáng)。離子回旋波是離子和磁場(chǎng)相互作用的產(chǎn)物，通過測(cè)定離子回旋波的頻率可以確定物質(zhì)的構(gòu)成——經(jīng)過測(cè)定，這種物質(zhì)是經(jīng)過電離的水蒸氣。在其后的兩次飛掠中，磁力計(jì)發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二大氣中的氣體大部分都集中于南極地區(qū)，其他地區(qū)的大氣濃度則相對(duì)十分稀薄。在2月17日和7月14日的飛掠中，紫外線攝譜儀（UVIS）觀測(cè)到兩例掩星現(xiàn)象。在2月的飛掠中，紫外線攝譜儀未能找到土衛(wèi)二赤道地區(qū)存在大氣的證據(jù)，但在7月飛掠觀測(cè)掩星現(xiàn)象的過程中探測(cè)到了水蒸氣的存在。
卡西尼號(hào)偶然地穿越了氣體云，離子和中性粒子分光計(jì)（INMS）和宇宙塵埃分析儀（CDA）從而能夠直接獲取羽狀物的樣本。離子和中性粒子分光計(jì)對(duì)氣體云的物質(zhì)構(gòu)成進(jìn)行了測(cè)定，發(fā)現(xiàn)其中大部分為水蒸氣，并包含少量的分子態(tài)氮、甲烷和二氧化碳。宇宙塵埃分析儀發(fā)現(xiàn)“越靠近土衛(wèi)二，顆粒物質(zhì)數(shù)量越多”，這證明土衛(wèi)二的確是E環(huán)物質(zhì)的主要來源地。離子和中性粒子分光計(jì)以及宇宙塵埃分析儀的數(shù)據(jù)表明卡西尼號(hào)穿越的氣體云確為冰火山所噴發(fā)的、富含水分的羽狀物，這種羽狀物來源于南極地區(qū)的噴射口。
2005年11月，這種噴射活動(dòng)得到了進(jìn)一步的確認(rèn)，成像科學(xué)子系統(tǒng)拍攝到了土衛(wèi)二南極地區(qū)類似噴泉的冰晶噴射活動(dòng)。（實(shí)際上，在之前的2005年2月，卡西尼號(hào)已經(jīng)拍攝到羽狀物，只是仍需要進(jìn)一步對(duì)高相位角度拍攝的照片——即當(dāng)太陽處于土衛(wèi)二身后時(shí)所拍攝的照片——進(jìn)行研究以真正確認(rèn)其存在，這些照片還需要同其他土星衛(wèi)星的高相位照片進(jìn)行對(duì)比。）11月的觀測(cè)結(jié)果顯示了羽狀物的完整結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)該羽狀物由數(shù)個(gè)獨(dú)立的噴射活動(dòng)的噴射物（或許來自數(shù)個(gè)不同的噴射口）共同構(gòu)成，并擴(kuò)展至距衛(wèi)星表面近500公里的地區(qū)。這一觀測(cè)結(jié)果使得土衛(wèi)二成為第四顆被證實(shí)存在火山活動(dòng)的太陽系天體，之前的三顆分別是地球、海衛(wèi)一和木衛(wèi)一。2007年10月，在成像科學(xué)子系統(tǒng)觀測(cè)到塵埃噴射活動(dòng)的同時(shí)，紫外線攝譜儀亦觀測(cè)到了氣體噴射活動(dòng)。
2008年3月12日的飛掠使卡西尼號(hào)獲得了進(jìn)一步的觀測(cè)機(jī)會(huì)。觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示羽狀物中含有更多的化學(xué)物質(zhì)，包括簡(jiǎn)單的和復(fù)雜的碳?xì)浠衔?，如丙烷、乙烷和乙炔。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)提高了土衛(wèi)二表面存在生命的可能性?？ㄎ髂崽?hào)上的離子和中性粒子分光計(jì)對(duì)羽狀物的物質(zhì)構(gòu)成進(jìn)行測(cè)量后發(fā)現(xiàn)其與大部分彗星的物質(zhì)構(gòu)成相近。多種觀測(cè)儀器的觀測(cè)結(jié)果表明在土衛(wèi)二南極地區(qū)，這種從受壓的地下腔室中噴發(fā)羽狀物的活動(dòng)類似于地球上的噴泉。由于離子和中性粒子分光計(jì)和紫外線攝譜儀均未在噴射物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)氨——該物質(zhì)能夠起到防凍作用，因此科學(xué)家預(yù)測(cè)在土衛(wèi)二地下受熱、受壓的腔室中流動(dòng)著溫度至少達(dá)到零下3攝氏度、近乎純凈的液態(tài)水，即如圖十三所示。由冰融化為純水，比之氨水混合物的融化需要更多的熱量。這種熱量可能來自引力潮汐能或輻射源所產(chǎn)生的能量。另一種產(chǎn)生羽狀物的途徑是土衛(wèi)二表面溫暖的冰的升華。在2005年7月14日的飛掠過程中，卡西尼號(hào)上的紅外成份分光計(jì)（CIRS）在靠近南極點(diǎn)的地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)溫暖區(qū)域，該區(qū)域的溫度達(dá)到了85-90開爾文度，部分區(qū)域的溫度甚至高達(dá)157開爾文度（零下116攝氏度），遠(yuǎn)較地表接收陽光輻射產(chǎn)生的溫度高，這表明該區(qū)域受到了土衛(wèi)二內(nèi)部熱源的加熱。在這種溫度下，該區(qū)域的冰體能夠以較其他區(qū)域冰體快得多的速度升華，并產(chǎn)生羽狀物。這種假說受到了較多關(guān)注因?yàn)槿缛艏訜岬乇肀w的地下層物質(zhì)為呈半流質(zhì)狀態(tài)的氨水混合物，那么不需要太多的能量就可以產(chǎn)生羽狀物不過，羽狀物中富含的大量冰晶顯然更支持“冷噴泉”模式假說并削弱了冰體升華假說的可信性，
此外，基輔等人還提出了籠型水合物的來源理論，該理論認(rèn)為，當(dāng)“虎皮斑紋”地形破裂時(shí)，蘊(yùn)藏于其中的二氧化碳、甲烷和氮暴露于真空之中，從而被釋放出來。該理論并不需要“冷噴泉”模式假說中用于融冰的熱能的存在，也能在缺少氨的情況下解釋得通。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)
在卡西尼計(jì)劃施行之前，人們對(duì)于土衛(wèi)二的內(nèi)部構(gòu)造知之甚少。不過，在卡西尼號(hào)飛船對(duì)土衛(wèi)二進(jìn)行的數(shù)次飛掠過程中所得出的探測(cè)結(jié)果為構(gòu)建土衛(wèi)二的內(nèi)部模型提供了必要的信息，其中包括了對(duì)土衛(wèi)二的質(zhì)量和三軸橢球體形狀的測(cè)定、高分辨率的地表照片和地質(zhì)化學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)。
之前旅行者測(cè)得的土衛(wèi)二質(zhì)量表明土衛(wèi)二可能完全是由固態(tài)冰組成的。但是根據(jù)土衛(wèi)二對(duì)卡西尼號(hào)的重力作用效果進(jìn)行的測(cè)定表明，這個(gè)數(shù)值要遠(yuǎn)高于之前的推測(cè)，其密度達(dá)到了1.16克/立方厘米，高于土星其他中等體積的冰衛(wèi)星的密度，這表明土衛(wèi)二可能含有更多的硅酸鹽和鐵。除了固態(tài)冰之外其他物質(zhì)的存在，意味著土衛(wèi)二內(nèi)部可能擁有放射性物質(zhì)衰變所產(chǎn)生的較為豐富的熱能。
卡斯蒂略等人認(rèn)為土衛(wèi)八和其他的土星冰衛(wèi)星都是在土星分星云形成后不久就形成的因此富含短期放射性核素。這些放射性核素，如鋁-26和鐵-60，有較短的半衰期并能夠相對(duì)較快地為星體內(nèi)核提供熱能。雖然土衛(wèi)二擁有相對(duì)高密度的巖石構(gòu)造但是如果沒有這些短期放射性核素，那么土衛(wèi)二內(nèi)部的長期放射性核素則來不及阻止內(nèi)核的快速冰凍。 鑒于土衛(wèi)二的高密度巖石構(gòu)造，人們猜測(cè)鋁-26和鐵-60的高含量將會(huì)導(dǎo)致一個(gè)不同的構(gòu)造類型的出現(xiàn)，這個(gè)構(gòu)造類型包含了一個(gè)冰凍的地幔和一個(gè)巖石的內(nèi)核。后期的輻射能和潮汐作用則將內(nèi)核的溫度提升到了1000 K，這個(gè)溫度足以融解內(nèi)層地幔。但是，若要保持土衛(wèi)二地質(zhì)活動(dòng)的活躍性，則部分的內(nèi)核也必須融化，以形成巖漿腔室，這種腔室在土星的潮汐作用下會(huì)扭曲變形。土衛(wèi)四的共振效應(yīng)或天平動(dòng)產(chǎn)生的潮汐熱使得這些位于內(nèi)核的熱點(diǎn)至今仍保持活躍，并為現(xiàn)在土衛(wèi)二上的地質(zhì)活動(dòng)提供能量。
此外，科學(xué)家還測(cè)定了土衛(wèi)二的形狀，以進(jìn)一步判斷該衛(wèi)星是否具有內(nèi)部分層結(jié)構(gòu)。波爾科等人根據(jù)其2006年的測(cè)量結(jié)果認(rèn)為該星體處于流體靜力學(xué)的平衡狀態(tài)，在此狀態(tài)下，星體內(nèi)部是不分層的，這與地質(zhì)學(xué)及地球化學(xué)方面的證據(jù)所指向的結(jié)果相矛盾。不過，該星體的形狀并未排除其不處于流體靜力學(xué)平衡狀態(tài)的可能性可能在較近的一個(gè)時(shí)期土衛(wèi)二仍可能擁有一個(gè)分層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在該星體的某些區(qū)域旋轉(zhuǎn)速度較其他區(qū)域來得快，
地下熱源
由此，科學(xué)家們對(duì)土衛(wèi)二地下存在持續(xù)熱源的假說展開了研究。在會(huì)議上，有關(guān)專家提出了自己的 看法:土衛(wèi)二內(nèi)部的放射性物質(zhì)衰變就是持續(xù)熱能來源。
美國航空和航天局“卡西尼”項(xiàng)目主要研究人員之一丹尼斯·馬特森說，土衛(wèi)二形成之初是個(gè)冰塊和巖石混合體其中巖石部分含有兩種放射物同位素。45億年來，放射性衰變不斷，散發(fā)大量熱能，逐漸造就了土衛(wèi)二巖質(zhì)核心外包冰層的結(jié)構(gòu)。直到今天，土衛(wèi)二內(nèi)部的放射性衰變也沒有停止，內(nèi)核產(chǎn)生的熱能又進(jìn) 一步融化著土衛(wèi)二的中心部分，
正是這樣周而復(fù)始的放射性衰變?yōu)橥列l(wèi)二提供了源源不斷的熱能，并打破了其南極附近冰層的平衡，形成高溫區(qū)域，造成冰層斷裂，直接導(dǎo)致了“卡西尼”捕捉到的冰屑及水蒸氣噴發(fā)現(xiàn)象。
地表溫度
土衛(wèi)二上沒有降雨，但是它表面存在間歇泉，有大量水蒸氣從它們里面噴出，這個(gè)過程被稱作冰火山(cryovolcanism)。有關(guān)這顆衛(wèi)星及其從它表面延伸出來的煙柱的確切成分，人們眾說紛紜。一些人認(rèn)為，這顆衛(wèi)星的流體水面上覆蓋著一層冰，另外一些人則認(rèn)為，它是一顆由固體冰和巖石構(gòu)成的寒冷天體。
地下海
歐美天文學(xué)家最新在《科學(xué)》雜志上報(bào)告說，他們通過分析引力場(chǎng)判斷，土星的衛(wèi)星土衛(wèi)二存在一個(gè)巨大的“地下?！?。這也許是尋找外星生命的理想地點(diǎn)之一。
土衛(wèi)二是一個(gè)直徑只有約500公里的“小世界”，其表面被耀眼的白色冰層包裹。2005年，“卡西尼”探測(cè)器發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二南極分布著一些被稱作“虎紋”的平行條帶狀地貌，并有冰屑間歇泉噴出，科學(xué)家因此猜想土衛(wèi)二可能有一個(gè)“地下?！?。[5]
天文學(xué)家利用“卡西尼”探測(cè)器2010年至2012年期間3次近距離觀測(cè)土衛(wèi)二獲得的數(shù)據(jù)，分析確定了土衛(wèi)二的引力場(chǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，土衛(wèi)二的引力場(chǎng)存在“引人注目的不對(duì)稱性”，其中南極的引力較弱，但又大于根據(jù)其地形計(jì)算得出的數(shù)值。他們認(rèn)為，“起到彌補(bǔ)性作用”的是南極表面下的液態(tài)水，因?yàn)樗拿芏却笥诒?，形成的引力也大于冰?BR> 進(jìn)一步的分析認(rèn)為，該“地下?！蔽挥谕列l(wèi)二南極30至40公里厚的表面冰層之下，其厚度約為10公里，并延伸至南緯50度左右。參與研究的加州理工學(xué)院教授戴維·史蒂文森說：“這意味著它的面積與地球上的第二大湖蘇必利爾湖相當(dāng)甚至更大?！?BR> 研究還顯示，土衛(wèi)二“地下海”的海底可能是硅酸鹽巖石，這意味著此地環(huán)境適合復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，包括那些可能創(chuàng)造了類似早期地球環(huán)境的化學(xué)反應(yīng)。
此外科學(xué)家認(rèn)為，與土衛(wèi)二相似的木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二也可能存在“地下?！薄Ｊ返傥纳f，研究這兩顆衛(wèi)星有助了解太陽系中的宜居環(huán)境。太陽系中肯定還有其他水資源充足的星球。