土卫二又稱為「恩克拉多斯」（），是土星的第六大卫星，于1789年为威廉·赫歇尔所发现。在旅行者號於1980年代探測土星之前，人們只知道土衛二是一颗被冰覆蓋的衛星。旅行者號顯示土衛二直徑約为500公里（相当于土星最大的衛星土卫六直径的十分之一），而且其表面幾乎能反射百分之百的陽光。旅行者1号发现土卫二的轨道位于土星E环最稠密的部分，表明两者之间可能存在某种联系；而旅行者2号则发现：尽管该卫星体积不大，但是在其表面既存在古老的撞击坑构造，又存在较为年轻的、地质活动所造成的扭曲地形构造——其中一些地区的地质年代甚至只有1亿年。
二十世纪末发射并于二十一世紀初抵達土星附近的卡西尼号太空船则提供了大量的数据，解开了旅行者探访之后留下的诸多疑团。在2005年，卡西尼飞船数次近距离掠过土卫二，获得了该卫星表面及其环境的大量数据，特别是发现了从该卫星南极地区喷射出的富含水分的羽状物。该发现，以及可探测到的逃逸内能的存在、南极地区极少存在撞击坑的情况，共同证明了土卫二至今仍然存在地质活动。在巨行星的卫星系统中，许多卫星都会成为轨道共振的牺牲品，这会导致星体震动和轨道的扰动，而对于更加靠近行星的卫星，潮汐效应则会加热行星的内部，这或许可以解释土卫二的地质活动。
2014年，美國太空總署宣佈，卡西尼號發現了土衛二南極地底存在液態水海洋的證據，海洋厚度約為10公里。噴出的水當中有一部份以「雪」的形態落回土衛二表面，亦有一部份融入土星環中，還有一部份甚至能夠到達土星。這些羽狀噴射物也為土星E環的物質來源於土衛二的觀點提供了重要的證據。2015年9月16日，美國太空總署确认，根据卡西尼號的探测数据，其表面冰层下面拥有全球性海洋，而且海洋的底部有水热活动，即存在海底热泉。
由於接近地表處有水的存在，所以土衛二是尋找地外生物的最佳地點之一。分析指出，土衛二的噴射現象源自地表下的液態水海洋。噴射物的化學成分以及引力場模型表明地下液態水源體是與岩石接觸的，所以可能是天體生物學中極為重要的研究對象。2022年加州大學戴維斯分校的科學家團隊說明模型認為土衛二繞土星公轉軌道的變化會造成1億年間土衛二變暖和變冷循環，每個週期冰殼都會經歷一段變薄和變厚時期。研究人員認為冰體積比水大，土衛二向下膨脹的冰殼使海洋壓力增加，也會對冰層產生壓力形成虎紋裂縫，由此做出到達地表的通道，當流體到達地表遇上真空環境而昇華時就會呈現羽狀噴泉。
命名
土卫二（恩克拉多斯）以希腊神话中的巨人恩克拉多斯命名。该名字及其他六颗第一批被发现的土星卫星的名称都由威廉·赫歇尔的儿子约翰·赫歇尔在其1847年出版的《在好望角天文观测的结果》（Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope）中率先提出。如此命名的理由是：土星所代表的农神萨图尔努斯即为希腊神话中泰坦族的领袖克罗诺斯。
国际天文学联合会以阿拉伯文学作品《一千零一夜》中的人名和地名命名土卫二的地表构造。其中撞击坑以人物命名，其他地质结构如深谷、山脊、平原和槽沟则以地点命名。迄今为止国际天文联合会共正式命名了57处地质结构，另有22处于1982年为旅行者号所发现的地质结构亦得到了命名；此外，对2005年卡西尼号在其三次飞掠中发现的35处地质结构的命名也于2006年11月获得了认可。这些被认可的命名包括了撒马尔罕槽沟，阿拉丁陨石坑和锡兰平原等。
探测
1789年8月28日，威廉·赫歇尔在第一次使用他的1.2米望远镜——当时世界上直径最大的望远镜——时发现了土卫二。其实在1787年，赫歇尔就已经通过他的16.5厘米望远镜观测到这颗卫星，只是当时未得到确认。由于土卫二糟糕的视星等（高达11.7等），同时它又靠近明亮得多的土星及其光环，从地球上很难观测到这颗卫星，只有通过透镜直径达15-30厘米的望远镜才能观测到，这还取决于当时当地的大气状况和光污染程度。作为太空时代之前发现的众多土星卫星之一，土卫二的最佳观测时间是在环面穿越时期，此时土星环垂直于地球运行点的切线，在地球上只能观测到一条细线，土星环的亮度大为降低，故为观测土卫二的最佳时机。尽管在这个距离上获得的影像资料分辨率较低，但是仍然显示土卫二拥有一个高反照率并缺乏撞击坑的地表，这表明该卫星地表的地质年龄较低。旅行者1号亦证实土卫二的运行轨道恰好位于土星E环的稠密处；结合土卫二的年轻地表分析，参与旅行者飞船计划的科学家认为E环是由土卫二地表所喷射出的颗粒组成的。旅行者2号于1981年8月26日在距土卫二8万7010公里处飞掠而过，从而获得了关于这颗卫星更为清晰的影像资料。如图一所示，这些资料展示了这颗卫星年轻地表的诸多特征，也表明在这颗卫星的不同地区，其地质年龄存在极大不同。在该卫星北半球中、高纬度地区，存在着大量的撞击坑，而在靠近赤道的地区，撞击坑的分布则相对较少。这种多样性的地貌特征与地质年龄古老、撞击坑众多的土卫一——该卫星较土卫二稍小——形成了鲜明对比。这种年轻地貌的发现在科学界引起了很大轰动——当时还没有任何理论可以解释为何一颗体积如此之小的天体（相较于暴烈的木卫一，它已经处于冷却状态）依然存在着地质活动。不过，旅行者2号的观测数据并不能证明土卫二现阶段是否仍存在地质活动，也无法确认该卫星是否就是E环物质的来源地。
卡西尼号太空船
这些谜团直到2004年7月1日卡西尼号太空船进入环土星轨道后才得以解决。在旅行者2号观测结果的基础上，土卫二成为了卡西尼号飞船计划的一个优先观测目标。卡西尼号在1500公里范围内数次有目的性的飞掠，及在10万公里范围内众多非目的性的飞掠提供了大量的观测资料。迄今为止，卡西尼号共进行了4次近距离的飞掠，获得了众多关于土卫二表面的意义重大的信息，并发现了卫星南极地区发生的含有水蒸气和复杂碳氢化合物的喷射现象。这些发现也促使卡西尼号的飞行轨道做出改变，对土卫二实施更近距离的飞掠，其中包括2008年3月的一次近距离相遇。在该次相遇中，卡西尼号对土卫二进行了精度达到52公里以内的探测。2008年至2010年间卡西尼号的后续任务包括了7次对土卫二的近距离飞掠，其中2008年下半年的两次飞掠距离近达50公里。
卡西尼号在土卫二上的发现推动了数项研究计划的跟进。2007年，美国国家航空航天局完成了一项向土卫二发射轨道飞行器并详细研究南极地区羽状喷射物的计划的概念性研究，遗憾的是该计划未得到进一步实施。欧洲空间局也计划向土卫二发射探测器，该计划将与土卫六的研究计划共同实施。
“土衛六－土星系統任務”是美国国家航空航天局和欧洲空间局联合提出的一项旨在探测土星系卫星（包括土卫二）的计划，与之相竞争的则是“木衛二－木星系統任務”。2009年2月，美国国家航空航天局和欧洲空间局宣布将优先实施木卫二-木星计划，同时也将继续研究土卫六-土星计划的可行性，择机实施。
轨道
土卫二属土星的内层大卫星。按距离土星由近及远排序，土卫二位居第14位，它的轨道位于土星E环的稠密部分。
土卫二在距土星中心23万8千公里、距其云层顶部18万公里的轨道上环绕土星运转，其轨道位于土卫一与土卫三之间，公转周期为32.9小时（可以通过一个晚上的观测发现其位移）。其轨道与土卫四的轨道形成了2:1的轨道共振，即每当它完成两次公转，土卫四即完成一次公转。这种轨道共振关系导致土卫二轨道的离心率达到了0.0047，并为其地质活动提供了加热源。第一种机制，同时也可能是最重要的，是土卫二南极地区冰火山的羽状喷射物，尽管大部分的喷射物都落回卫星表面，但由于土卫二的逃逸速度仅为866公里/小时，故仍有部分物质逃逸出土卫二的重力控制而进入环绕土星的轨道。第二种机制是流星对土卫二的轰击造成其表面扬起的粉尘进入环带。这种机制并非土卫二所独有，它对E环中的所有卫星都有效。
物理特征
大小与外形
土卫二是一颗相对较小的卫星，平均直径为505公里，只有月球直径的七分之一，比不列颠岛的最大长度还稍小，而其大小也和不列颠岛不相上下。而亚利桑那州和科罗拉多州也能够容得下这颗卫星。不过若论其球体面积，则比以上这些区域要大得多，它的面积达80万平方公里，相当于莫桑比克的国土面积，比德克萨斯州大15%。
土卫二的质量和直径都位列土星卫星的第六位，居于土卫六（5150公里）、土卫五（1530公里）、土卫八（1440公里）、土卫四（1120公里）和土卫三（1050公里）之后。它也是土星拥有的最小的球状卫星之一，除了它和土卫一（390公里）之外，其他的小卫星均为不规则形状。
事实上土卫二为一个扁平椭球体，依据卡西尼号发回的照片进行测算，土卫二的三轴长度为513（a）×503（b）×497（c）公里和悬崖。鉴于在平坦地区分布的撞击坑较少，科学家推测这些平坦地区的形成时间可能只有几亿年。所以，在较近的一段地质时间里，土卫二上必然发生了诸如“水火山”之类的地质活动，才能使得原先千疮百孔的地表平整如初。固态水（冰）使得土卫二表面发生了很大变化，使其成为太阳系中反射率最大的天体，它的几何反照率高达138%。另外，在旅行者2号过去未详细勘测的地区，亦发现了几处较年轻的地形，如南极附近的一处古怪地形。这种基于撞击坑密度（及与此相关的地表年龄）而进行的撞击坑地形细分支持了认为土卫二曾经历过多阶段的地表重塑的观点。
近期卡西尼号的观测则提供了关于ct2和cp地形单元的更多详细信息。这些高分辨率照片显示土卫二的许多撞击坑都出现了由粘性崩塌和结构性裂痕导致的严重破损。粘性崩塌是重力的作用所造成的撞击坑及其他水冰构成的地形的破损，这个作用过程需要经历漫长的地质时间，并将最终使该地区的地势趋于平缓。这个作用的效果取决于冰的温度，因为相较于温度较低、质地较硬的冰，温度较高的冰更容易遭到破坏。经历了粘性崩塌作用的撞击坑一般都有一个凸形底部，有时甚至只剩下一圈坑缘。图八左上角的大撞击坑——顿雅扎德撞击坑所拥有的凸形底部即是粘性崩塌作用的例证。另外，土卫二表面的许多撞击坑也已遭到结构性裂痕的严重破坏。照片底部中央偏右直径近10公里的撞击坑即是证明：宽度只有数百米至一千米的细长的裂痕已经严重破坏了该撞击坑的边缘和底部。迄今为止，几乎所有位于ct2地形单元中的撞击坑都有构造性变形的迹象。粘性崩塌和结构性裂痕的作用都证明了——尽管撞击坑地形地区是土卫二上地质年龄最大、撞击坑留存度最高的地区，但其中的几乎所有撞击坑都已处于某种被破坏的阶段。
地质构造
旅行者2号在土卫二上发现了几种地质构造，包括槽沟、悬崖和山脊等。
南极地区
2005年7月14日，科学家在卡西尼号飞掠土卫二时拍摄的照片中发现了一个位于南极地区、产生构造变形的特别区域。该地区位于北纬60°区域，其间遍布裂缝和山脊，同时也存在着少量微型撞击坑，这表明这是土卫二表面最年轻的地貌，同时也是所有中等大小的冰冻卫星上的最年轻地貌；其间的撞击坑构造表明该地区的某些区域可能只有5万年的历史，甚至可能更年轻。可见光和红外线测绘分光计（VIMS）的探测结果表明分布于“虎皮斑纹”四周的绿色物质在化学结构上与土卫二的其他地表物质存在差异，同时在“虎皮斑纹”中发现了透明的冰体，这说明这一地质构造十分年轻（可能小于1千年），或者该地质构造表面的冰体近期曾受到热源影响。另外，该仪器还在“虎皮斑纹”中测得结构较简单的有机化合物，这在该卫星上尚属首次发现。
在7月14日的飞掠中，卡西尼号对南极地区分布“蓝”冰的地区之一进行了观测，并拍下了高分辨率的照片，照片显示该地区存在着剧烈的地质变形，并发现了一些直径为10—100米的巨石。
土卫二南极地区四周环绕着一系列相互平行的、呈Y形和V形的山脊和峡谷。这些山脊和峡谷的形状、走向和位置都表明它们是土卫二的整体形变造成的。最近，存在着两种理论解释这种地形形变的产生。第一种认为：土卫二绕土星运行的轨道缩小了，从而导致土卫二自转速度的提高，这种变化进而导致土卫二自转轴的调整。
2005年11月，这种喷射活动得到了进一步的确认，成像科学子系统拍摄到了土卫二南极地区类似喷泉的冰晶喷射活动。11月的观测结果显示了羽状物的完整结构，并发现该羽状物由数个独立的喷射活动的喷射物（或许来自数个不同的喷射口）共同构成，并扩展至距卫星表面近500公里的地区。这一观测结果使得土卫二成为第四颗被证实存在火山活动的太阳系天体，之前的三颗分别是地球、海卫一和木卫一。这项发现提高了土卫二表面存在生命的可能性。卡西尼号上的离子和中性粒子分光计对羽状物的物质构成进行测量后发现其与大部分彗星的物质构成相近。该理论并不需要“冷喷泉”模式假说中用于融冰的热能的存在，也能在缺少氨的情况下解释得通。
内部结构
和铁-60，有较短的半衰期，并能够相对较快地为星体内核提供热能。虽然土卫二拥有相对高密度的岩石构造，但是如果没有这些短期放射性核素，那么土卫二内部的长期放射性核素则来不及阻止内核的快速冰冻。鉴于土卫二的高密度岩石构造，人们猜测铝-26和铁-60的高含量将会导致一个不同的构造类型的出现，这个构造类型包含了一个冰冻的地幔和一个岩石的内核。后期的辐射能和潮汐作用则将内核的温度提升到了1000 K，这个温度足以融解内层地幔。但是，若要保持土卫二地质活动的活跃性，则部分的内核也必须融化，以形成岩浆腔室，这种腔室在土星的潮汐作用下会扭曲变形。土卫四的共振效应或天平动产生的潮汐热使得这些位于内核的热点至今仍保持活跃，并为现在土卫二上的地质活动提供能量。
此外，科学家还测定了土卫二的形状，以进一步判断该卫星是否具有内部分层结构。波尔科等人根据其2006年的测量结果认为该星体处于流体静力学的平衡状态，在此状态下，星体内部是不分层的，这与地质学及地球化学方面的证据所指向的结果相矛盾。
液态水存在的可能性
2008年，科学家们观测到了从土卫二表面喷出的水蒸气。这一观测结果证明了该卫星上存在着液态水，并支持了土卫二有可能存在生命的观点。
坎迪斯·汉森是美国太空總署位于加州的喷气推进实验室的一名科学家，他发现了一些羽状物的速度高达2189公里/小时。这种速度十分罕见，往往只有在含有水的情况下才能达到这种速度。隨後，他领导其团队开始研究这些物质。
卡西尼號在2010至2012年間略過土衛二時所採得的證據顯示，其冰層底下很可能存在液態海洋。美國太空總署於2014年4月3日宣佈這項發現，並在翌日發佈在《科學》期刊上。計算表明，30公里厚的冰層之下有著大約10公里深的海洋。未知海洋是否只存在於南極地區，還是延伸至赤道，甚至直到北半球。卡西尼号对其所捕获的冰晶颗粒进行分析后发现，这些冰晶颗粒是由盐水凝集而成的——这种状况一般只发生于大面积的水体之中。因此土卫二之上也可能存在外星生命。另一种观点则认为土卫二上存在的并非大面积的海洋，而是分布广泛的溶洞，这些溶洞之中充满了液态水。
土卫二地壳之下液态水的存在表明在其内部存在着内部热源，科学家相信放射性衰变和潮汐效应共同提供了液态水存在所需要的热量，因为仅有潮汐效应的话是无法提供如此多的热量的；例如土星的另一颗卫星土卫一比起土卫二更为靠近土星，且其轨道离心率更大，这意味着该卫星比起土卫二受到更为强大的潮汐效应影响，但其老旧且布满创伤的表面表明该卫星似乎早已停止了地质活动。
土卫二上的夜空
从土卫二上观测，土星占据着近30°的视角，比从地球上观测到的月球的视角大60多倍。此外，由于土卫二的自转与公转同步，造成土卫二永远都由同一面面向土星，所以土星在土卫二的夜空中从不移动（除了由于轨道异常所造成的微小变化），而在土卫二背对着土星的那一面，则永远都看不到土星。
土星光环的可观测视角只有0.019°，看起来就像一条明亮的细线横穿土星的圆盘，不过它落在土星盘面上的阴影则可以被清楚地辨认出。就如同在地球上观测到的月球一般，土卫二上观测到的土星也有定期的相的变化，其从亏到盈要经历一个16小时的周期。与此同时，太阳则只占据着3.5'的视角，比从地球上观测到的月球的视角小了9倍。
如果一个观测者在土卫二上进行观测，那么平均每过72小时，他就能观测到土卫一（位于土卫二轨道内侧的最大卫星）运行至土星前面。土卫一的视角接近于月球，最大时为26'；而土卫十三和土卫三十二大小则如同星星；土卫三的最大视角能略超过1°，比月球的视角大一倍，但只有在其最靠近土卫二时从土卫二的背向土星面才能看到。
参见
- 土星的卫星
- 土衛二表面特徵列表
- 太阳系天然卫星列表
參考文獻
注释
由于至今还无法获取行星或卫星的样本，所以计算其表面撞击坑数是确定行星和卫星表面的绝对地质年代的唯一方法。遗憾的是，科学界对于外层太阳系天体的撞击坑演化过程的认识仍然存在分歧，即使是基于相同的撞击坑数目，不同模型估计的地质年代也存在着巨大的差异。为完整起见，本文的相关数据均为自伯克等人2006年公布的数据。
计算土卫二上所观测到的土星的角直径的方法是：将土星的直径除以土卫二轨道半长轴的长度，所得数据换算成角度，再乘以180/π。（更准确的说，该角直径即为土星直径除以土卫二与土星之间距离所得数据的两倍。）同理，该方法也可用来计算土卫二上观测到的其他天体的角直径。
外部链接
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