海卫一（ Triton ），是海王星（ Neptune / ♆ ）最大的天然卫星，也是第一颗被发现的海王星卫星。 1846 年 10 月 10 日，英国天文学家威廉 · 拉塞尔（ William Lassell ）发现海卫一（ Triton ）。海卫一（ Triton ）是太阳系中唯一具有逆行轨道的大型卫星，其轨道与行星的自转方向相反。海卫一（ Triton ）的直径为 2706 . 8 km ， 是太阳系中体积第七大的卫星，是海王星卫星中唯一质量足以达到流体静力平衡的（简单来说就是形状规则），并且按与主行星的质量比来算是太阳系第二大卫星，仅次于月球（ Moon / ☾ ）与地球（ Earth / ⨁ ）的质量比。由于其逆行轨道和类似于冥王星（ Pluto / 134340 / ♇ ）的物质构成，海卫一（ Triton ）被认为是从柯伊伯带（ Kuiper Belt ）捕获的矮行星。
图片：海卫一（ Triton ）
海卫一（ Triton ）的表面大部分是冰冻的氮，外壳大部分由水冰组成，拥有冰质地幔，以及主要由岩石和金属构成的核心。核心占其总质量的 2 / 3 。平均密度为 2 . 061 g / ( cm ↑ 3 )， 说明其中含有约 15 ％ ~ 35％ 的水冰。
在 1989 年飞掠海卫一（ Triton ）期间，旅行者 2 号（ Voyager II ）发现其地表温度为38 K（ – 235 °C ），还发现了活跃的间歇泉。航天器中仅有旅行者 2 号（ Voyager II ）访问过海卫一（ Triton ）。 海卫一（ Triton ）是太阳系中少数已知具有活跃地质活动的卫星之一［其他是木卫一（ Io ）、木卫二（ Europa ）、土卫二（ Enceladus ）、土卫六（ Titan ）］。地质活动导致海卫一（ Triton ）的表面地质相对年轻，几乎没有明显的撞击坑。复杂的低温火山和构造地形显示其复杂的地质历史。海卫一（ Triton ）表面的部分有间歇泉喷出升华的氮气，从而形成了一个薄弱的氮气大气层，其气压低于地球海平面上大气压的 1 / 70000 。旅行者 2 号（ Voyager II ）仅拍摄到海卫一（ Triton ）表面的 40 ％ 左右，未来重返海王星的探测任务仍会将海卫一（ Triton ）作为重点。
1846 年 10 月 10 日，在海王星（ Neptune / ♆ ）发现仅 17 天后，英国天文学家威廉 · 拉塞尔（ William Lassell ）发现了海卫一（ Triton ）。当约翰 · 赫歇尔（ John Herschel ）收到海王星发现的消息时，他写信给拉塞尔，建议他寻找可能的卫星。拉塞尔在收信的 8 天后就发现海卫一（ Triton ）。拉塞尔在一段时间内还声称发现了海王星环。 尽管后来证实海王星的确有环，但海王星环非常暗，以至于拉塞尔根本无法观测到。拉塞尔本职是一名酿酒商，他用自己建造的约 61 cm（ 24 英寸 ）孔径的金属镜反射望远镜（也称为“两英尺”反射镜）发现了海卫一（ Triton ）。 该望远镜后来于 1880 年代捐赠给格林威治皇家天文台，但最终被拆除。海卫一以希腊海神崔Triton（ 波塞冬的儿子 ）的名字命名。希腊海神波塞冬（ Poseidon ）与罗马海神尼普顿（Neptune，海王星名称来源）相对应。这个名字最初是由卡米尔 · 弗拉马里昂（ Camille Flammarion ）在其1880年出版的《大众天文学》（ Astronomie Populaire ）中提出的，几十年后才正式被采用。 直到 1949 年发现海王星（ Neptune ）的第二颗卫星 —— 海卫二（ Nereid ）之前，该卫星通常被称为“海王星卫星”。拉塞尔从没有直接给自己发现的多颗卫星命名。后来他发现土卫七时，选择了约翰 · 赫歇尔先前提出的名字 Hyperion 。发现天卫一、天卫二时，也选用了威廉 · 莎士比亚（ William Shakespeare ）等作家作品中精灵（ Ariel 、Umbriel ）的名字。
图片：1846 年 10 月 10 日（ UTC ）20:00 时，海王星（ Neptune / ♆ ）与 海卫一（ Triton ）的分布情况
海卫一（ Triton ）在太阳系的所有大型卫星中是特立独行的，因为它围绕着海王星（ Neptune / ♆ ）做逆向公转（即逆着行星自转的方向旋转）。木星（ Jupiter / ♃ ）和土星（ Saturn / ♄ ）的大部分外层不规则卫星，包括天王星（ Uranus / ♅ ）的一些外层卫星，也具有逆行轨道。然而，这些卫星都离它们的行星相距甚远，并且相对很小，其中最大的土卫九（ Phoebe ）仅有海卫一（ Triton ）直径的 8 ％（质量的 0 . 03 ％ ）。
海卫一（ Triton ）的轨道有两种倾角，海王星（ Neptune / ♆ ）的自转轴（也叫赤道轴）相对于海王星（ Neptune / ♆ ）公转轨道平面（也叫黄道平面）的倾斜角为 30 ° ， 海卫一（ Triton ）的轨道相对于海王星的自转轴（也叫赤道轴）的倾斜角度为 157 ° （超过 90 ° 的倾角表示逆行运动）。 海卫一（ Triton ）的轨道相对于海王星（ Neptune / ♆ ）的自转向前运动，周期约为 678 地球年（ 4 . 1 海王星年）， 这使得海卫一（ Triton ）相对海王星（ Neptune / ♆ ）轨道的倾角在 127 ° 和 173 ° 之间变化。最近测量的倾角是 130 ° ，海卫一（ Triton ）的轨道已接近与海王星（ Neptune / ♆ ）轨道平面的最大偏离。
图片：海卫一（ Triton ）的公转轨道示意图
海卫一（ Triton ）围绕海王星（ Neptune / ♆ ）的公转轨道近乎正圆形，其离心率（ e ）几乎为 0 。自海王星（ Neptune / ♆ ）系统形成以来，仅潮汐产生的粘弹性阻尼无法使海卫一（ Triton ）的轨道圆形化，顺行的碎片盘产生的气体阻力可能起了重要作用。潮汐减速效应还导致海卫一（ Triton ）的轨道逐渐下落， 海卫一（ Triton ）到海王星（ Neptune / ♆ ）的轨道高度已经小于地月距离［地月距离大约 38 . 4 × （ 10 ↑ 5 ） km ］。预测 36 亿年后， 海卫一（ Triton ）将进入海王星（ Neptune / ♆ ）的洛希极限。这将导致与海王星（ Neptune / ♆ ）大气层的碰撞，或者造成海卫一（ Triton ）的破裂，形成类似于土星（ Saturn / ♄ ）环的新海王星（ Neptune / ♆ ）环。
海卫一（ Triton ）的自转被潮汐锁定，位于围绕海王星（ Neptune / ♆ ）的同步轨道上，始终保持一个面朝向海王星（ Neptune / ♆ ）。它的赤道几乎与其轨道平面完全对准。海卫一（ Triton ）的自转轴与海王星（ Neptune / ♆ ）的公转轨道平面成 40° 角，因此海王星（ Neptune / ♆ ）一年中的某个时刻，每个极点都非常接近正对太阳，就像天王星（ Uranus / ♅ ）侧倾的极轴一样。当海王星（ Neptune / ♆ ）绕太阳公转时， 海卫一（ Triton ）的极地区域交替朝向太阳，导致极地区域一个接着一个照射到阳光，从而产生季节变化。科学家在 2010 年观测到了这种变化。
逆行轨道上的卫星不可能与行星一起在太阳星云的同一区域形成，因此海卫一（ Triton ）是从其他地方捕获的。海卫一（ Triton ）可能起源于柯伊伯带（ Kuiper Belt ），柯伊伯带（ Kuiper Belt ）是一团冰质小天体组成的环状区域，从海王星（ Neptune / ♆ ）的轨道附近延伸到距太阳约 50 AU 。该带被认为是从地球（ Earth / ⨁ ）上观测到的大多数短周期彗星的起源地，也是一些类似行星的较大天体的家园，其中包括冥王星（ Pluto / 134340 / ♇ ）。冥王星（ Pluto / 134340 / ♇ ）被认为是柯伊伯带（ Kuiper Belt ）中最大的天体，与海王星（ Neptune / ♆ ）在共振轨道上锁定。 海卫一（ Triton ）仅比冥王星（ Pluto / 134340 / ♇ ）略大且成分几乎相同，科学家认为两者有共同的起源。
海卫一（ Triton ）捕获理论的提出可以解释海王星（ Neptune / ♆ ）系统的几个特征，包括海卫二（ Nereid ）极度偏心的轨道，以及与其他巨行星相比较少的卫星数。 海卫一（ Triton ）最初的偏心轨道将与不规则卫星的轨道相交，并干扰较小的规则卫星的轨道，并通过引力相互作用将它们驱散。
海卫一（ Triton ）被捕获后偏心的轨道还将导致其内部发生潮汐加热，这可能会使海卫一（ Triton ）保持流体状态长达十亿年， 海卫一（ Triton ）内部分化的证据支持了这一推论。这种内部热量的来源在潮汐锁定和轨道圆化之后消失了。
科学家提出两种海卫一（ Triton ）捕获机制。如果被行星引力吸引，经过的天体必须损失足够的能量，才能减速到低于逃逸所需的速度。海卫一（ Triton ）如何减慢速度的早期理论是与另一天体碰撞，或者是经过海王星（ Neptune / ♆ ）期间碰巧遇到的一个天体（这不太可能），或者是围绕海王星（ Neptune / ♆ ）运转的卫星或原卫星（这很有可能）。最近的一个假设表明，海卫一（ Triton ）在被捕获之前是一个双天体系统的一部分。当该双天体系统遇到海王星（ Neptune / ♆ ）时，被引力相互作用解体，其中一个被抛出系统，另一个即海卫一（ Ttiton ）被海王星（ Neptune / ♆ ）绑定。伴星质量越大，此事件越有可能发生。类似的机制也能用来解释火星（ Mars / ♂ ）捕获其卫星的过程。这一假设得到了几条证据的支持，其中包括双天体系统在大型柯伊伯带（ Kuiper Belt ）天体中非常普遍。这个过程简短而平缓，使海卫一（ Triton ）免于碰撞破坏。像这样的事件可能在海王星形成期间很普遍，后来向外发生行星迁移时也是如此。 然而， 2017 年的模拟显示，海卫一（ Triton ）被海王星（ Neptune / ♆ ）捕获后，在其轨道偏心度下降之前，它可能至少与另外一个卫星相撞，并导致其他卫星之间的碰撞。
海卫一（ Triton ）是太阳系中第七大卫星，也是第十六大天体，比矮行星冥王星（ Pluto / 134340 / ♇ ）和阋神星（ 136199 / Eris ）略大。它占围绕海王星（ Neptune / ♆ ）公转的所有质量的 99 . 5 ％ 以上，包括海王星（ Neptune / ♆ ）环和其他 13 个已知的卫星，甚至比太阳系中所有小于它的已知卫星的质量总和都大。海卫一（ Triton ）的直径是海王星（ Neptune / ♆ ）的 5 . 5 ％ ，相对于其行星而言，它是气态巨行星中相对于行星而言体积最大的卫星，尽管土卫六（ Titan ）在质量上相对于土星（ Saturn / ♄ ）要更大一些。它的密度［2 . 061 g /（ cm ↑ 3 ）］、半径、表面温度、化学组成都与冥王星（ Pluto / 134340 / ♇ ）相似。
海卫一（ Triton ）的表面覆盖有一层透明的氮冰。旅行者 2 号（ Voyager II ）仅观察和研究了海卫一（ Triton ）表面的 40 ％，但海卫一（ Triton ）表面有可能完全覆盖在如此薄的氮冰下。像冥王星的一样， 海卫一（ Triton ）的地壳由 55 ％ 的氮冰和其他冰混合而成。水冰占 15 ％ ~ 35 ％，冰冻二氧化碳（干冰）占 10 ％ ~ 20 ％ 。冰块包含微量 0 . 1 ％ 的甲烷和 0.05 ％ 的一氧化碳。 表面也可能存在氨冰，因为岩石圈中有二水合氨的迹象。海卫一（ Triton ）的平均密度意味着它可能由大约 30 ％ ~ 45 ％ 的水冰（包含相对少量的挥发性冰物质）组成，其余为岩石物质。 海卫一（ Triton ）的表面面积为（ 2300 ×10 ↑ 4） km ↑ 2 ，这相当于与地球（ Earth / ⨁ ）表面积的 4 .5 % 或者地球（ Earth / ⨁ ）陆地面积的 15 . 5 % 。海卫一（ Triton ）的反照率异常的高，反射了 60 % ~ 95 ％ 的阳光，自首次观测以来，反照率变化很小。相比之下，月球（ Moon / ☾ ）仅反射 11 ％ 。甲烷冰在暴露于紫外线下会转化为托林，导致了海卫一（ Triton ）表面的红色。
由于海卫一（ Triton ）的表面显示出长期熔融的历史，因此假设海卫一（ Triton ）的内部模型像地球（ Earth / ⨁ ）一样被区分为固态核、幔和壳。水是太阳系中最丰富的挥发性物质，构成了海卫一（ Triton ）的地幔，包裹岩石和金属构成的地核。海卫一（ Triton ）内部有足够多的产生放射性衰变的岩石，使其一直维持液态的地下海洋，这与木卫二（ Europa ）和许多其他太阳系外层冰质天体类似。科学家认为这不足以在海卫一（ Triton ）冰质地壳中驱动对流，强烈的倾斜潮汐产生了足够的额外热量来完成这一过程，同时也观测到的最近地表地质活动的迹象。海卫一（ Triton ）表面喷射出的黑色物质被怀疑含有有机化合物，如果海卫一（ Triton ）中存在液态水，那么推测可能存在适合某种生命形式的环境。
海卫一（ Triton ）的氮气大气层非常脆弱，靠近表面还有微量一氧化碳和少量甲烷。像冥王星的大气一样，海卫一（ Triton ）的大气被认为是表面氮冰蒸发的结果。它的表面温度至少为 35 . 6 K（ − 237 . 6 °C ），因为海卫一（ Triton ）的氮冰处于温度更高的六角形晶态，六角形氮冰和立方体氮冰会在此温度下发生相变。表面温度上限 40 K 可以通过海卫一（ Triton ）大气中氮气的平衡蒸气压计算得出。这比冥王星（ Pluto / 134340 / ♇ ）的平均平衡温度 44 K（ – 229 . 2 °C ）还要低。海卫一（ Triton ）的表面大气压力仅为 1 . 4 ~ 1 . 9 Pa （0 . 014 ~ 0 . 019 mbar ）。海卫一（ Triton ）表面的湍流产生了一个对流层（“天气区域”），可以上升到 8 km 的高度。间歇泉羽流在海卫一（ Triton ）表面留下的条纹表明，对流层受到季风的驱动，能够移动超过 1 μm 大小的物体。与其他大气层不同， 海卫一（ Triton ）的大气层没有平流层，而是有一个高度在 8 ~ 950 km 之间的热层，在热层上方有一个外逸层。由于能从太阳辐射和海王星（ Neptune / ♆ ）磁层吸收热量，海卫一（ Triton ）高层大气的温度为 95 ± 5 K （ – 178 . 2 ± 5 ℃ ），高于其表面温度。薄雾笼罩着大部分的海卫一（ Triton ）对流层，主要由阳光和甲烷作用产生的碳氢化合物和腈类物质组成。海卫一（ Triton ）的大气层中还存在冷凝氮气构成的云，距其表面 1 ~ 3 km 之间。
1997 年，当海卫一边缘在背景恒星前穿过时，科学家在地球上进行了观测。这些观测表明，海卫一存在比旅行者 2 号（ Voyager II ）数据推断的更稠密的大气。其他观测表明，从 1989 年到 1998 年，海卫一表面温度上升了 5 ％ 。这些观察结果表明， 海卫一（ Triton ）南半球正处于一个异常温暖的夏季，这种情况每隔几百年发生一次。有关这种变暖的理论，包括海卫一（ Triton ）表面霜冻模式的改变，还有冰的反照率的变化，会导致吸收更多的热量。另一种理论认为，温度变化是地质过程中暗红色物质沉积的结果。由于海卫一（ Triton ）光谱反照率是太阳系中最高的，因此它对光谱反照率的微小变化敏感。
有关海卫一（ Triton ）表面的所有详细信息，都来源于旅行者 2 号（ Voyager II ）在 1989 年飞掠时，从 40000 km 的距离获得的数据。旅行者 2 号（ Voyager II ）拍摄了海卫一（ Triton ） 40 ％ 的表面，显示有块状的暴露岩层，山脊，低谷，沟壑，凹陷，高原，冰原以及少量撞击坑。海卫一（ Triton ）相对平坦，可以观察到的地形变化不会超过1 km 。观察到的撞击坑几乎全部集中在海卫一（ Triton ）的前导半球。对陨石坑密度和分布的分析表明，就地质学而言， 海卫一（ Triton ）的表面非常年轻，不同区域年龄估计从 5000 万年到 600 万年不等。海卫一（ Triton ） 55 ％ 的表面被氮冰覆盖，水冰占 15％ 至 35 ％ ，二氧化碳冰占剩余的 10 ％ 至 20 ％ 。表面显示有托林沉积物，这是一种可能有关生命起源的前导有机化合物。
图片：海卫一（ Triton ）表面地貌示意图（投影模式为正角投影）
海卫一（ Triton ）地质活跃，表面年轻，撞击坑相对较少。尽管海卫一（ Triton ）的地壳由各种冰物质构成，但其地下过程与在地球（ Earth / ⨁ ）上产生火山和裂谷的过程相似，但与水和氨形成对比的是液态岩石。海卫一（ Triton ）的整个表面被复杂的山谷和山脊切割，这可能是地质构造和冰火山作用的结果。 海卫一（ Triton ）上的绝大多数表面特征都是内源性的，也就是内部地质过程的结果，而不是外部过程（如撞击）的结果。而且大多数是火山喷发或自然喷发的结果，而不是地质构造的结果。
海卫一（ Triton ）上发现的最大的冰火山特征之一是利维坦火山（ Leviathan Patera ），一种类似于破火山口的特征，它在海卫一（ Triton ）赤道附近，直径大约 100 km 。该破火山口周围是一个火山穹丘，沿其最长轴延伸约 2000 km，利维坦火山是继火星（Mars / ♂ ）的亚拔山（ Albs Mons ）之后太阳系中面积第二大的火山。此地质特征还与火山口西北部看到的两个巨大的冰熔岩湖相连。由于相信海卫一（ Triton ）上的冰熔岩主要是含少量氨的水冰，因此这些湖泊在融化时将成为稳定的表面液态水体。这是除地球（ Earth / ⨁ ）之外首次发现此类水体的地方， 已知冰质天体中仅有海卫一有冰熔岩湖，尽管在天卫一（ Ariel ），木卫三（ Ganymede ），冥卫一（ Charon ）和土卫六（ Titan ）上也可以看到类似的冰熔岩现象。
旅行者 2 号（ Voyager II ）探测器在 1989 年观察到了极少量的间歇泉状的氮气喷发，并且夹带着海卫一（ Triton ）表面之下的尘埃，这些烟尘高达 8 km。因此在太阳系中， 海卫一（ Triton ）与地球（ Earth / ⨁ ）、木卫一（ Io ）、木卫二（ Europa ）和土卫二（ Enceladus ），是观测到某种形式活跃喷发的为数不多的天体之一。最易于观测的间歇泉喷发分别是 Hili 和 Mahilani （分别以祖鲁水精灵和汤加海精灵命名）。
观察到的所有间歇泉都位于 50° S 至 57° S 之间，即海卫一 （ Triton ）表面被阳光直射的区域。这表明阳光加热虽然在海卫一（ Triton ）这种距离太阳很远的地方非常微弱，但却起着至关重要的作用。据认为，海卫一（ Triton ）的表面可能由覆盖在较暗基质上的半透明的氮冰层组成，从而产生了一种“固体温室效应”。太阳辐射穿过薄薄的冰盖，缓慢加热并蒸发地下的氮冰，直到积累了足够的气压使其穿透冰壳喷发。只要温度比周围表面温度 37 K （ – 236 . 2 ℃ ）仅仅高上 4 K ，就会产生达到上述观测到的高度的喷发。尽管通常称为“冰火山”，但这种氮气羽状喷流活动与海卫一（ Triton ）上较大规模的低温火山喷发以及其他天体由内部热量驱动的火山过程不同。科学家认为，每个火星（Mars / ♂ ）年的春季，火星（Mars / ♂ ）上的二氧化碳间歇泉都会以与海卫一（ Triton ）间歇泉相同的方式从南极冰帽中喷出。
海卫一（ Triton ）每次间歇泉的喷发可持续长达 1 年，在此期间，会因升华而喷发约 1 ×（10 ↑ 8）m ↑ 3 的氮冰。扬尘可能会被沉积在顺风下 150 km 处的可见条纹中，更分散沉积物甚至会飘得更远。旅行者 2 号（ Voyager II ）拍摄海卫一（ Triton ）南半球的影像显示出许多类似的深色物质条纹。从 1977 年至 1989 年 旅行者 2 号（ Voyager II ）飞掠，海卫一（ Triton ）表面从类似于冥王星（ Pluto / 134340 / ♇ ）的微红色变成了较浅的色调，这表明较轻的氮霜覆盖了较旧的微红色物质。海卫一（ Triton ）赤道的挥发物喷发并在两极的沉积，可能会在 10000 年的过程中重新分配足够的质量，从而引起极移。右图为旅行者 2 号（ Voyager II ）拍摄的海卫一（ Triton ）南极冰帽表面的黑色条纹，被认为是氮气间歇泉喷发留下的尘埃沉积物。
海卫一（ Triton ）的南极地区被火山口和间歇泉口撒下的高反射率的冰冻氮气和甲烷所构成的冰帽覆盖。对海卫一（ Triton ）北极知之甚少，是因为它在旅行者 2 （ Voyager II ）飞掠期间处于暗面，但科学家认为海卫一（ Triton ）北极也存在冰盖。海卫一（ Triton ）东半球的高原，例如 Cipango Planum ，覆盖并抹去了较旧的地貌，因此几乎可以肯定是冰熔岩冲刷了原来地貌的结果。平原上分布着一些坑，例如利维坦火山（ Leviathan Patera ），这些坑可能是熔岩喷口。熔岩的成分未知，怀疑是氨和水的混合物。海卫一（ Triton ）在利维坦火山西部还有两个较大的冰熔岩湖。 它们加起来几乎与土卫六（ Titan ）上的克拉肯海（ Kraken Mare ）的大小相当。这些特征异常地没有月牙洼，表明它们很年轻，近期曾处于融化状态。
在海卫一（ Triton ）上已经发现了四个大致呈圆形的“环壁平原”。它们是迄今为止发现的最平坦的区域，高度变化小于 200 m。科学家认为它们是由冰熔岩喷发形成的。其中 Tuonela Planitia 和 Ruach Planitia 是海卫一（ Triton ）表面的冰熔岩“环壁平原”中的两个。它们普遍缺乏撞击坑，这是相对较新的地质活动的证据。海卫一（ Triton ）东部附近的平原上点缀着一些黑斑（ maculae ）。一些黑斑是具有弥散边界的简单斑块，而其他黑斑则包括一个黑暗的中央斑块，周围是具有清晰边界的白色光环。黑斑的直径通常约为 100 km ，光环的宽度在 20 ~ 30 km之间。
海卫一（ Triton ）表面上纵横着许多宽广的山脊和山谷构成的复杂图案，这很可能是冻融循环的结果。许多看来是源于自然地质构造，可能是由地层伸展或走滑断层引起的。长长的带有中央凹槽的双股冰脊，与木卫二（ Europa ）上的条纹很相似［尽管木卫二（ Europa ）上的规模较大］，或许有相似的起源，这可能是沿断层的走滑运动引起的剪切热能，在海卫一（ Triton ）轨道完全变圆之前，每日所经历的潮汐应力引起。这些具有平行山脊的断层从内部喷出，穿过复杂的地形，在赤道地区有山谷。山脊、沟壑、裂缝（ Sulci ，诸如 Yasu Sulci ， Ho Sulci 和 Lo Sulci 之类），在海卫一（ Triton ）的地质历史中处于中等年龄，在许多情况下是同时形成的，往往聚集成组。
海卫一（ Triton ）的西半球由一系列奇怪的裂缝和洼地组成，类似于哈密瓜皮，被称为“哈密瓜地形”（ Cantaloupe terrain ）。 尽管这里陨石坑很少，但被认为是海卫一（ Triton ）最古老的地形。这种地形可能覆盖了海卫一（ Triton ）西半球的大部分地区。哈密瓜地形仅在海卫一上存在，主要是肮脏的水冰构成，包含直径为 30 ~ 40 km 的凹陷。这种凹陷（ cavi ）不可能是陨石坑，因为它们大小相似且曲线平滑。 形成它们的主要假设是底辟作用，即密度较小材料被密度较大材料的地层“聚成团块”（ lumps ）而发生上升作用。其他形成假设包括坍塌，或冰火山作用引起的洪水。在旅行者 2 号（ Voyager II ）从 130000 km 处拍摄的图片中就显示了“哈密瓜地形”，其间横贯类似木卫二（ Europa ）的双脊冰山， Slidr Sulci （垂直）和 Tano Sulci （水平）构成了显眼的“X”。
由于持续进行的地质活动不断擦除和改变，因此在海卫一（ Triton ）表面形成的撞击坑相对较少。旅行者 2 号（ Voyager II ）对海卫一（ Triton ）环形山进行的一次数量调查发现，只有 179 个环形山无可争议地来自撞击源，天卫五（ Miranda ）观测到的却有 835 个，而天卫五 （ Miranda ）的表面积只有海卫一（ Triton ）的 3 ％ 。在海卫一（ Triton ）上观察到的最大环形山被认为是由撞击造成的，直径为 27 km（ 17 英里 ），称为 Mazomba 。尽管还观察到更大的环形山，但通常认为它们是火山作用造成的。
海卫一（ Triton ）为数不多的撞击坑几乎都集中在与轨道运动方向相同的前导半球中，其中大部分集中在经度在 30 ° W 至 70 ° W 之间的赤道附近，是由海卫一（ Triton ）席卷海王星（ Neptune / ♆ ）周围物质造成的。海卫一（ Triton ）被潮汐锁定，一侧永远面向行星运行。天文学家们预计，这种情况对前导半球的影响更频繁、更猛烈，对后随半球的影响应该较小。旅行者 2 号（ Voyager II ）仅拍摄了海卫一（ Triton ）表面的 40 ％ ，因此成因仍然不明。不过，观察到的撞击坑分布不对称性超出了基于撞击数量的解释，这还暗示了无撞击坑地区（ ≤ 600 万岁）的地表年龄要比有撞击坑地区（ ≤ 5000 万岁）年轻 。
图片：海卫一（ Triton ）表面图像（左图为等距圆柱投影，右图为正角投影且以南北极点为视场中心）
海卫一（ Triton ）的轨道参数在 19 世纪就已经获得高精度测定，具有逆行轨道，相对海王星（ Neptune / ♆ ）轨道平面有很大的倾角。但直到 1930 年，才对海卫一（ Triton ）进行了首次详细观测。在 1989 年旅行者 2 号（ Voyager II ）飞掠之前，科学家对这颗卫星了解很少。在旅行者2 号（ Voyager II ）飞掠之前，天文学家怀疑海卫一（ Triton ）可能拥有液态氮海洋，以及密度高达地球（ Earth / ⨁ ）的 30 ％ 的氮/甲烷大气层。就像对火星（ Mars / ♂ ）大气密度的著名高估一样，后来证明是不正确的。与火星（Mars / ♂ ）一样，海卫一（ Triton ）的历史早期也被认为有更浓密的大气。
杰拉德 · 柯伊伯（Gerard Kuiper）在 1954 年首次尝试测量海卫一（ Triton ）的直径。他一开始获得了 3800 km 的测量值，随后的测量尝试得出的数值范围为 2500 ~ 6000 km ，从稍小于月球（ ☾ ）直径（ 3474 . 2 km ）到地球（ Earth / ⨁ ）直径的一半。 1989 年 8 月 25 日旅行者 2 号（ Voyager II ）抵达海王星（ Neptune / ♆ ）时的获得数据，使得对海卫一（ Triton ）直径（ 2706 km ）的计算更加准确。在 1990 年代，科学家在地球上利用海卫一对附近恒星的掩星进行了各种观测，确定其存在大气层和奇怪的表面。 1997 年末的观测结果表明，与旅行者 2 号（ Voyager II ）在 1989 年飞掠时相比， 海卫一（ Triton ）正在升温，并且大气变得更加稠密。
在过去的几十年中，美国国家航空航天局的科学家多次提出在 2010 年代对海王星系统执行探测任务的新概念。所有这些任务都将海卫一（ Triton ）定为主要目标，这些计划中经常包括一个独立的海卫一着陆器，与惠更斯号着陆器对土卫六（ Titan ）的探测相似。但针对海王星（ Neptune / ♆ ）和海卫一的任何努力都仅停留在提议阶段，美国国家航空航天局用于外太阳系探测任务的资金主要集中在木星和土星系统上。其中一个海卫一（ Triton ）着陆器称为“海卫一跳虫”（ Triton Hopper ），它将从海卫一（ Triton ）的表面提取氮冰，并将氮气加工成小型火箭的推进剂，使着陆器能够在海卫一（ Triton ）表面飞行或“跳跃”。 2019 年正式提出的一个飞掠探测的任务设想，作为美国国家航空航天局“发现计划”（ Discovery Program ）的一部分，被名为“三杈戟”（ Trident ）。
图片：海卫一（ Triton ）探测任务示意图
2012 年的一项研究计算了海卫一（ Triton ）表层冰壳厚度是如何影响潮汐耗散以及地下海洋的结晶化过程，结果显示假如海卫一（ Triton ）的冰壳厚度较薄，那么潮汐力作用就很明显加热效应也会越强，反之冰壳较厚的话，海卫一（ Triton ）就会更加坚固，潮汐力产生的热效应较弱。但即便是液体海洋也将会是富含氮的海洋，此外海卫一（ Triton ）的岩质核心的具体大小还是个未知数，这将取决于内核放射性同位素衰变释放的热量。
虽然仍然有许多争论，但科学家认为海卫一（ Triton ）的地下海洋可以作为外星生命的栖息地。木卫二（ Europa ）就是外星生命栖息地的候选者之一，即便海卫一（ Triton ）生命出现的概率远小于木卫二（ Europa ），但也不能将其排除。研究人员推测海卫一（ Triton ）地下海洋或存在硅基生命，它们并不是以碳元素作为基础，但还没有足够的研究显示硅烷在特殊行星环境下的行为。
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