土衛八又稱“伊阿珀托斯”（Iapetus或Japetus），是土星的第3大衛星，同時也是太陽系中的第11大衛星。
土衛八直徑約為1460千米，是太陽系最大的非流體靜力平衡的天體。土衛八的外表宛如一顆巨型核桃，在“核桃”的表面一半呈亮白色，另一半呈黑色，如同一幅“太極陰陽圖”，又被戲稱為“陰陽臉”。2007年，據美國“空間”網站報道，卡西尼號土星探測器傳回的最新圖像已基本揭曉這一“陰陽臉”之謎，主要原因可能緣自太陽光。2004年12月31日，卡西尼號探測器在土衛八上發現了其不同尋常的特征，如其擁有一個環繞球體半圈的赤道脊，赤道脊長度約1300千米，寬度為20千米，高度達13千米。
發現歷史
1671年10月，喬凡尼·多美尼科·卡西尼在土星的西側發現了土衛八。1672年初卡西尼又試圖從土星東側觀測這顆衛星，但是沒有成功。其后這種情況又再次出現：卡西尼號分別于1672年12月和1673年2月又觀測到了土衛八——均是隔了兩周之后于土星西側觀測到的；但是在這兩周的間隔中間期內，他卻仍然無法在土星的東側觀測到這顆衛星。最終于1705年，卡西尼使用改進后的望遠鏡在土星東側觀測到了土衛八，發現此時這顆衛星的視星等降低了兩等。
卡西尼對此做出了正確的推斷：即土衛八擁有一個較亮的半球面和一個較暗的半球面，同時這顆衛星處于潮汐鎖定狀態，總是保持著同一面面向土星，所以從地球上觀測，在土星西側觀測到的總是土衛八較亮的一面，而在另一側觀測到的總是較暗的一面。后來土衛八的較暗半球即被命名為“卡西尼區”。
衛星命名
土衛八（伊阿珀托斯）以希臘神話中的泰坦巨人伊阿珀托斯命名。
土衛八連同其他三顆土星衛星（分別為：土衛三、土衛四和土衛五）被其發現者卡西尼號命名為“路易之星”（Sidera Lodoicea），以紀念當時的法國國王路易十四。不過天文學家仍然遵循習慣將其命名為土衛五；1789年又發現了土衛一和土衛二，土星衛星家族隨之擴大，伊阿珀托斯也易名為土衛七，在1848年海伯利安被發現之后又改名為土衛八。
而土衛八的另外一個仍見使用的名稱Japetus則是由約翰·赫歇爾于其1847年出版的《在好望角天文觀測的結果》中提出。在該書中，威廉·赫歇爾提議土星的衛星均以泰坦巨人克洛諾斯的兄弟姐妹的名字命名，因為克洛諾斯即相當于羅馬神話中的農神薩圖爾努斯——土星即以他的名字命名。其形容詞格為Iapetian或Japetian。
土衛八上的地質特征均以法國史詩《羅蘭之歌》中的人物和地點命名（如查理曼隕石坑和土衛八的明亮地區——隆塞斯瓦列斯區）。唯一的例外是該衛星的陰暗區域——卡西尼區，是以該地區的發現者喬凡尼·卡西尼之名命名的。
物理特性
土衛八的密度較低，這表明其可能是由冰和少量（約20%）的巖石成分構成。
不同于大部分的衛星，土衛八的整體外形并非球形或橢球形，它的赤道部分凸出，而兩極地區凹陷；同時其赤道地區獨特的山脊高度驚人，甚至在遠處觀測都能發現這種地形改變了這顆衛星的形狀。這些特征使得土衛八看起來更像核桃形的。
土衛八曾經遭受過猛烈的石隕石轟擊，卡西尼號在其暗面發現了數個大規模的隕石坑，其中至少有5個直徑超過了350公里。土衛八最大的隕石坑是特吉斯隕石坑（Turgis），直徑達580公里，它的坑緣十分陡峭，其中的部分山崖高達15公里。
明暗區
17世紀時，卡西尼發現他只能在土星的西側觀測到土衛八，而從來無法在東側觀測到這顆衛星。他準確的推斷出土衛八是圍繞土星公轉的同步自轉衛星，同時它的一面要比另一面暗得多。后來這個推斷被更大型的望遠鏡所證實。
土衛八兩個半球亮度的差別是巨大的。其同軌道方向的一面較暗（反照率為0.3-0.5），略帶紅棕色；另一面的大部分則較為明亮（反照率為0.5-0.6，接近土衛二）。所以逆軌道方向一面的星等達到了10.2等；而同軌道方向一面的星等大約為11.9等——超出了17世紀最好的望遠鏡的可辨別范圍。土衛八的這種明暗表面類似于道教中的太極圖以及網球的表面。其暗面被命名為卡西尼區，明面被命名為隆塞斯瓦列斯區。構成暗面的最初表面物質被認為可能來自于土衛八之外，而如今其表面物質則是由較溫暖地區冰升華之后殘留的粗屑構成，其中包含著類似于在原始石隕石和彗星表面所發現的有機化合物。從地球上進行的觀測表明土衛八上含有較豐富的碳元素，其間可能存在如氫氰酸聚合物之類的氰基化合物。
2007年9月10日，卡西尼號從距離1640公里處飛掠過土衛八，發現該衛星的明暗兩面都遭受了猛烈的轟擊。它還發現構成卡西尼區和隆塞斯瓦列斯區之間過渡區域的分散的明暗色塊面積很小，甚至小于卡西尼號所拍照片的最高的30米分辨率。土衛八上的低洼地形都為暗色物質所填充，隕石坑的隆起坑坡上則覆蓋著亮色物質。從卡西尼號的雷達成像圖和很小的流星即能在覆蓋層之下的冰層中形成撞擊坑的狀況推斷，這層覆蓋物質很薄，在某些地區只有數十厘米厚。
美國航空航天局的科學家們相信暗色物質是土衛八表面冰體升華之后殘留下來的粗屑，并由于暴露在陽光中而進一步變黑。土衛八的自轉周期長達79個世界地球日（等同于其公轉周期，是土星衛星系統中自轉周期最長的），因此它可能擁有土星衛星系統中最高的向日面溫度和最低的背日面溫度；在陰暗的卡西尼區的近赤道地區，暗色物質的吸熱作用將會造成其日間溫度達到128開爾文，而明亮的隆塞斯瓦列斯區的平均溫度則為113K。溫度的差別意味著卡西尼區的冰體更容易升華，并最終在隆塞斯瓦列斯區重新凝結，特別是在溫度最低的極地地區。從地質時間尺度上考慮，這種作用將會進一步使卡西尼區變暗，使隆塞斯瓦列斯區和極地地區更亮。卡西尼區暴露的冰體的逐漸損耗推動了一個熱量正反饋過程的形成，最終導致明暗面反照率的更大反差。據估計，在當前的溫度條件以及不考慮冰體從暗面轉移至明面的情況下，卡西尼區在1000萬年內將會有20米厚的冰層升華盡，而隆塞斯瓦列斯區在同一時間內則只損失了10米的冰層。這種模式解釋了土衛八上明暗區域的分布、缺乏灰色區域和卡西尼區覆蓋的暗色物質較薄的情況。
但是啟動這一熱反饋模式的前提是之前土衛八表面必須存在明暗的差別。人們推測最初的暗色物質可能是流星轟擊在逆行軌道上運行的散逸層小衛星所揚起的、并被土衛八的同軌道方向一面吸附的碎屑。這個模式的核心理論建立已有30多年，而在卡西尼號9月的飛掠之后尤為人所重視。
隨著軌道的衰變，由于微流星體的轟擊或隕石撞擊而脫離衛星表面形成的細小碎屑尾旋進入內層軌道。這期間，由于暴露于陽光之下，這些碎屑開始變暗。當這些碎屑通過土衛八的軌道時，就有可能被土衛八的同軌道方向一面吸附。這層覆蓋于土衛八表明的吸附物便造成了反照率的改變，繼而造成溫度的改變，而溫度的差別又隨著也已啟動的熱反饋過程而加劇。
這些碎屑的最大供體是土衛九，它是最大的散逸層衛星。盡管土衛九的物質構成更接近于土衛八的明面而非暗面，但是來自土衛九的碎屑也只是用來制造最初階段的反照率差別，并且這些碎屑很可能已經被其后的升華殘留物所掩蓋。
整體外形
土衛八的三軸長度為747.1×749×712.6公里，平均半徑為736±2公里。但是由于土衛八的整體表面還未經過高分辨率成像，所以即是是在公里級別上以上數據仍然存在誤差。而所觀測到的土衛八的扁率數據所對應的自轉周期應該為10小時，而非其實際自轉周期79天。可能的解釋是在土衛八形成的初期，其就形成了一個厚實的外殼，從而將整個星體形狀固定住了。之后由于引力潮汐作用，土衛八的自轉周期逐漸加長，直至最終形成潮汐鎖定狀態。
赤道脊
土衛八的另一個神秘之處是其位于卡西尼區中心的赤道脊，長度約1300公里，寬度為20公里，高度達13公里。人們在卡西尼號于2004年12月31日拍攝的照片中發現了這一地形。該赤道脊的一部分甚至高出周圍平原地形達20公里。赤道脊由多種復雜地形構成，包括獨立的山峰、長度超過200公里的懸崖和由三段距離很近的平行山脊構成的地形單元。在明亮的隆塞斯瓦列斯高地則不存在赤道脊，取而代之的則是赤道地區一系列高度達10公里的獨立山峰。赤道脊地形遭受過猛烈的轟擊，這證明其地質年代已經十分久遠。這種近赤道的突出地形使得土衛八的外形呈核桃狀。
假設
根據現有的資料，天文學家至今仍不清楚這種地形是如何形成的。最難以解釋的問題之一是為何赤道脊如此精確的分布于赤道一帶。至今已存在三種假說，但是沒有一種能夠解釋為何赤道脊只存在于卡西尼區。
1.參與到卡西尼計劃的一個科學家團隊主張赤道脊是形成初期的土衛八的扁圓形狀星體的殘留部分，當時它的自轉速度比現今快得多。赤道脊的高度表明其曾經最短的自轉周期可能達到17小時。如果土衛八必須冷卻得足夠快以使赤道脊得以保留，而同時又能夠在足夠長的時間里保持其可塑性——這段時間將足夠土星的潮汐作用減緩土衛八的自轉速度并最終使其自轉周期達到79個世界地球日——的情況要成為現實，那么土衛八則需要鋁-26的同位素衰變作用對其進行加熱。早期的太陽系星云中這種同位素，但是估計已經在太陽系形成的初期就消耗殆盡了。要具備加熱土衛八所需的鋁-26同位素的數量，則土衛八的形成時間必須比預計的還要早——即在小行星開始形成200萬年之后。
3.也有人認為在形成初期，土衛八上的赫爾空間（Hill Sphere）區域即已經形成了一個環狀系統，后來由于環狀系統的部分崩塌而形成了如今的赤道脊。但是，質地看起來十分堅固的赤道脊似乎并不會是由這種崩塌效應造成的。另外，最近的觀測圖像顯示了一種貫穿赤道脊的斷裂構造，這種現象似乎與崩塌環假說相矛盾。
溫度
暗面赤道地區的表面溫度達到了130開爾文，這種高溫部分是由土衛八的長自轉周期造成的。明面吸收的陽光較少，所以溫度只達到了100開爾文度。
軌道
土衛八的軌道有些微異常。雖然它是土星的第三大衛星，但是它離距土星第二遠的大衛星——土衛六十分遙遠。同時在規則衛星中它的軌道傾角最大；只有散逸層的不規則衛星，如土衛九擁有更大的軌道傾角。造成這種現象的原因未知。
由于距離遙遠，且軌道傾角大，所以土衛八是唯一一顆可以清楚看到土星環的大衛星；而其他內側大衛星則正對著土星環的邊緣，因此很難觀測到這一構造。從土衛八上觀測，土星的視角達到了1°56'（是地球上觀測到的月球視角的4倍）。
探測
卡西尼號曾多次從中距離對土衛八進行觀測并拍照。但是由于其軌道的緣故，很難進行近距離觀測。2007年9月10日，卡西尼號曾在距其1227公里之外進行了一次近距離飛掠。
目前還沒有其他任何探測計劃。
陰陽臉原因
美國航空航天局(NASA)的科學家近日（2009年10月8日新聞）發現土星周圍存在一個“隱形”的巨大光環(如圖)，這個光環可以容納10億個地球。
光環能容10億個地球
NASA噴氣推進實驗室稱，該光環平面與土星主光環面成27度轉軸傾角，該光環內側距離土星約595萬公里，寬度約1190萬公里。它的直徑相當于300倍土星的直徑。可容納10億個地球。
“這是一個超級光環。”弗吉尼亞大學航天學家安尼·沃比瑟說，光環由冰和塵埃微粒組成，它們之間的距離如此之大，“即使你站在光環上也看不清楚。”另外，土星照射到的太陽光線很少，光環反射出的可見光更少，令它難以被發現。
組成光環的塵埃溫度很低，僅有零下193℃，但卻散發出熱輻射。美國航空航天局斯皮策太空望遠鏡正是捕捉到這些熱輻射，才發現了這個巨大的光環。
土衛八之謎
據報道，土星衛星“土衛九”的軌道穿越該光環。科學家們認為，光環內的冰和塵埃來自于菲比與彗星的碰撞。
光環的發現可能有助于解釋關于土星另一衛星土衛八的一個古老而神秘的問題。天文學家卡西尼號1671年首次發現土衛八，稱這個星球一面黑一面白，就像太極符號一樣。新發現的光環旋轉軌道與土衛八相反。科學家們推測，光環內的塵埃飛濺到土衛八表面上，形成了黑色區域。
“長久以來，航天學者一直認為菲比與土衛八表面之上的黑色物質之間存在某種聯系，新發現的光環為此提供了令人信服的證據。”新光環的發現者之一、馬里蘭大學專家道格拉斯·漢密爾頓說。
世界紀律
參考資料 >
太陽系里的那些高山.微信公眾平臺.2024-03-28
土星的衛星最多，它們怪異奇特，液態海洋、甲烷湖、“太極圖”.百家號.2024-03-28
探測器揭開土衛八“陰陽臉”之謎.新浪科技.2024-03-28