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    这种黑暗火山带的精确形成原因仍是未知的，不过可能可以从伽利略号拍摄的木卫三与木卫四的照片来解释，照片中显示它们的极区拥有明亮的冰帽，这是因为冰沉积在朝着极点倾斜的火山口中。土卫三也可能是类似的情况，它的极区也相当明亮，并有黑暗的区域散布其中。土卫三的西半球主要是巨大坑洞奥德赛（odysseus），它的直径为400公里，接近2/5个土卫三的大小。这个坑洞非常平坦，就像木卫四的坑洞，没有月球与水星常见高耸的环状山与中央隆起。这非常可能是因为天体撞击在土卫三柔软的表面所造成的地质现象。

    土卫三的第2个主要特征是巨大的伊萨卡峡谷（ithaca    cha**a），它宽100公里，深3至5公里。它延伸了2,000公里长，大约是土卫三圆周长的3/4。伊萨卡峡谷的形成被认为是因为在土卫三内部液体凝固时，导致体积膨胀，土卫三的表面因此裂开。地表下的海洋可能使得土卫三与土卫四在在早期形成2：3的轨道共振，也导致内部的潮汐加热与轨道偏心率。这个海洋后来在土卫三脱离这种共振关系之后完全结冻。

    在土卫三完全固化前所形成的坑洞很可能全部被后来的地质活动所消除。天文学家也提出另一种理论来解释伊萨卡峡谷的形成：在奥德赛坑洞形成时受到的巨大撞击，形成冲击波传遍土卫三，导致土卫三另外一面的表面破裂，形成伊萨卡峡谷。土卫三的表面温度为-187摄氏度。

    土卫四是于1684年3月21日被乔凡尼·多美尼科·卡西尼发现的。一开始卡西尼将他发现的土卫三、土卫四、土卫五和土卫八命名为“路易之星”（side

    a    lodoicea）来奉承法国国王路易十四，但是这个命名没有被天文学家普遍接受。他们则将最早被发现的五颗土星卫星称为土卫一至五。后来1789年土卫一和土卫二被发现后这个号码命名法被扩展到土卫七（今天的号码命名法后来被调整过，因此与当时的不一样）。

    1847年约翰·弗里德里希·威廉·赫歇尔建议使用希腊神话中泰坦的名字来命名土星的卫星，因此土卫四获得了狄俄涅这个名称。（在希腊神话中克洛诺斯是泰坦之一，而希腊神话中的克洛诺斯相当于罗马神话中的萨坦，按照国际天文协会土星是以萨坦命名的，因此土星的卫星是按照希腊神话中他的兄弟姐妹命名的。）

    土卫四的平均直径为1118千米。土卫四主要由冰组成，不过它是土星卫星中密度第三高的（1.5克/立方厘米，土卫二和土卫六居第一和第二位），因此它的内部必须含有相当多的硅酸盐岩石。

    土卫四的反照率为0.55，与土卫三和土卫二相比它比较暗。土卫四的表面温度为-187°。它的自转周期与公转周期一样长，也是65小时41分钟，因此它与地球的卫星一样是同步自转。它的自转轴与公转轴之间的交角为0.006°。

    土卫四比土卫五小一些，但与土卫五非常类似。它们的组成、反光率和地形均很类似，两颗卫星均具有非常不同的前面和反面（前面指的是在公转中朝着飞行方向的一面，反面指的是在公转中背着飞行方向的一面）。土卫四的正面有比较多的撞击坑，而且比较亮，而它的反面则完全不同，这一面比较暗，明亮的、细小的条纹遮盖了上面的撞击坑。这说明这些条纹是比较新的。这些条纹估计是冰的悬崖。在土卫四上被发现的地质形态有：峡谷、线条、撞击坑。

    在卡西尼-惠更斯号探测器2004年12月13日飞越土卫四之前这颗卫星上亮的线条状的结构的来源不清楚，原因之一是唯一到那时为止唯一拍摄到这个结构的照片是从很远的地方拍的。当时唯一可知的是这个结构的组成的反光率非常高，而且非常薄，因为透过它可以看到下面的结构。当时的推测是土卫四刚刚形成后地质活跃，冰火山改造了大部分表面。这些线条是沿着裂缝的爆发后冰雪重新落到土卫四表面形成的。后来这些地质活动停止后前面由于不断受到陨星的撞击这些线条被磨灭了。

    但卡西尼号最新的照片证明这个推测不正确。这些线条根本就不是堆积的冰雪，而是由地震作用造成的明亮的冰悬崖。土卫四的背面上显示着巨大的破裂。

    2005年10月11日卡西尼号飞越土卫四时离土卫四只有500千米并拍摄了这些悬崖的清晰照片，这些照片显示这些悬崖有些达数百米高。

    土卫四表面有多种地形，其中包括含有很多撞击坑的地形、含有中等撞击坑数目的平原、含有少数撞击坑的平原和地壳破裂的区域。含有很多撞击坑的地区有许多大到直径100千米的撞击坑。平原地区的撞击坑的直径一般小于30千米。不过也有有很多撞击坑的平原。
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