有一张恐怖“麻脸”的土卫七混沌的自转

土星和木星类似，有一个诸多卫星组成的大家庭，这个家庭是太阳系中最多种多样的。它已经确认的卫星有62颗，其中有7颗质量较大且呈球形，看起来更像“卫星”。而其余的大多数卫星奇形怪状，因为它们质量都太小，尚不能靠自身的引力平衡而形成球形，看起来像是许多在土星的天空中游荡的小石头。其中有一颗与混沌现象有关的“小石头”是土卫七。除此之外，看起来美丽的土星环中还有难以计数的“小小石头”卫星。

首先简要介绍一下什么是混沌。科学界使用“混沌”一词，描述非线性动力学系统的“不可预测性”。这种不可预测导致某些看起来“乱七八糟”无规律的行为。

土卫七有一张恐怖的“麻脸”

土星和木星类似，有一个诸多卫星组成的大家庭，这个家庭是太阳系中最多种多样的。它已经确认的卫星有62颗，其中有7颗质量较大且呈球形，看起来更像“卫星”。而其余的大多数卫星奇形怪状，因为它们质量都太小，尚不能靠自身的引力平衡而形成球形，看起来像是许多在土星的天空中游荡的小石头。其中有一颗与混沌现象有关的“小石头”是土卫七 ，见图1a。除此之外，看起来美丽的土星环中还有难以计数的“小小石头”卫星。

图1b中所画的是土卫六和土卫七围绕土星转动轨道的示意图，其中的3个天体大小比例远不是真实情况的比例。就质量而言，土星相当于95倍地球质量，土卫六只有0.0225倍地球质量，大约只有土星质量的万分之二，而“小石头”土卫七的质量，还不到土卫六质量的万分之一，见下图。除此之外，看起来美丽的土星环中还有难以计数的“小小石头”卫星。

别看土卫六质量只有土星的万分之二，它可是土星卫星中的“老大哥”，完全有资格瞧不起其它所有的“弟弟”，因为土卫六的质量占了所有环绕土星物体总质量的百分之96。即使在整个太阳系中，土卫六的大小也只是仅次于木卫三，屈居老二。 不过，土卫六的旁边带了一个颇有特色的“小弟弟”，那就是土卫七。

太阳系各行星的主要卫星大小比较图

土卫七是土卫六最邻近的卫星，轨道比土卫六稍大。空中漂浮着的土卫七粗看起来像个土豆，长度大约360公里，直径270公里，是太阳系中最大的非球体天体之一。虽然土卫七有一个漂亮的中文名字“海碧尔琳”，但不久前美国宇航局的卡西尼探测器飞过时，将它“细”看了一下，发现它有一张恐怖的“麻脸”，原来在土卫七上布满了大大小小的遭遇小天体撞击的陨石坑。也有人将土卫七的这种多孔外观与“海绵”比较，称其为“海绵卫星”。

土卫七

不过，土卫七最令人感兴趣的是它的混沌旋转。这是什么意思呢？就是将我们刚才介绍的“混沌”概念用在土卫七的自转轴和自转速度上。也就是说，它的旋转周期和方向都在不停地、貌似随机地改变着，无法预测。众所周知，我们地球自转的周期是24小时左右，自转轴方向基本固定，与公转平面保持66度34分左右的斜度。地球自转的转轴和周期也会变化，但非常缓慢，好多年才偏离一点点。所以，我们每天早上看见太阳从东边升起，下午往西边落下，昼夜规则地交替循环，人体的生物钟也就跟着运转。但是，如果有几个宇航员登陆到土卫七上面去生活一段时间，那他们可就惨了。看见太阳下山之后，不知道它什么时候会再升起来？也许1小时，也许几小时，也许几十小时？谁都说不准。也不知道太阳会从哪个方向出来？哪个方向落下？也似乎无规可循。因此，土卫七的混沌自转， 其实就是昼夜交替的混沌。

土卫七

土卫七的自转为什么会呈现混沌状态呢？细节原因还有待专家们深入研究。土卫七是否是其他某一天体遗留下的残骸。在学者们看来，土卫七就像是太阳系中最大的一块“宇宙碎片”，不过，由于其附近缺乏其他零碎的“细节”，现在还无法弄清楚其到底是如何形成的。这颗长度为360千米、厚度约225千米的卫星上布满了大小不等的陨石坑，照射到其表面的阳光中只有四分之一会被反射回宇宙空间，因此其亮度较低，很难从地球上对其进行精确观测。