1981年8月,旅行者2號在人類歷史上首次近距離地觀測土衛(wèi)二。對獲得的圖像信息進行分析后,科學家們發(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,科學家推測這些平坦地區(qū)的形成時間可能只有幾億年。
所以,在較近的一段地質(zhì)時間里,土衛(wèi)二上必然發(fā)生了諸如“水火山”之類的地質(zhì)活動,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最大的天體它的幾何反照率高達138。正因為它反射了如此之多的陽光,其平整地表的夜間溫度僅為198c(較其他土星衛(wèi)星寒冷)。
卡西尼號在2005年2月17日、3月9日、7月14日三次飛掠土衛(wèi)二觀測到了土衛(wèi)二表面的更多細節(jié)。例如旅行者2號所觀測到的平坦地形實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)運動另外在旅行者2號過去未詳細勘測的地區(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”號飛船拍攝的。實際上,土衛(wèi)二的運行軌道距土星大氣頂端大約112萬英里約合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)認為其噴射動力源于地表下的液態(tài)水層。
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號觀測結(jié)果的基礎上,科學家根據(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1020公里的撞擊坑;而c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(及與此相關的地表年齡)而進行的撞擊坑地形細分支持了認為土衛(wèi)二曾經(jīng)歷過多階段的地表重塑的觀點。
近期卡西尼號的觀測則了關于地形單元的更多詳細信息。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)性裂痕導致的嚴重破損。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,這個作用過程需要經(jīng)歷漫長的地質(zhì)時間,并將最終使該地區(qū)的地勢趨于平緩。
這個作用的效果取決于冰的溫度,因為相較于溫度較低、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凸形底部,有時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)百米至一千米的細長的裂痕已經(jīng)嚴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)年齡最大、撞擊坑留存度最高的地區(qū),但其中的幾乎所有撞擊坑都已處于某種被破壞的階段。
旅行者2號在土衛(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。近期卡西尼號的觀測表明土衛(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510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