张晓辰看到电脑上记载说土卫八的密度较低，这表明其可能是由冰和少量（约20%）的岩石成分构成。
不同于大部分的卫星，土卫八的整体外形并非球形或椭球形，它的赤道部分凸出，而两极地区凹陷；同时其赤道地区独特的山脊高度惊人，甚至在远处观测都能发现这种地形改变了这颗卫星的形状。这些特征使得土卫八看起来更像核桃形的。
土卫八曾经遭受过猛烈的陨石轰击，卡西尼号在其暗面发现了数个大规模的陨石坑，其中至少有5个直径超过了350公里。土卫八最大的陨石坑是特吉斯陨石坑（Turgis），直径达580公里，它的坑缘十分陡峭，其中的部分山崖高达15公里。
17世纪时，卡西尼发现他只能在土星的西侧观测到土卫八，而从来无法在东侧观测到这颗卫星。他准确的推断出土卫八是围绕土星公转的同步自转卫星，同时它的一面要比另一面暗得多。后来这个推断被更大型的望远镜所证实。
土卫八两个半球亮度的差别是巨大的。其同轨道方向的一面较暗（反照率为0.3-0.5），略带红棕色；另一面的大部分则较为明亮（反照率为0.5-0.6，接近土卫二）。所以逆轨道方向一面的星等达到了10.2等；而同轨道方向一面的星等大约为11.9等——超出了17世纪最好的望远镜的可辨别范围。
土卫八的这种明暗表面类似于道教中的太极图以及网球的表面。其暗面被命名为卡西尼区，明面被命名为隆塞斯瓦列斯区。
构成暗面的最初表面物质被认为可能来自于土卫八之外，而如今其表面物质则是由较温暖地区冰升华之后残留的粗屑构成，其中包含着类似于在原始陨石和彗星表面所发现的有机物。从地球上进行的观测表明土卫八上含有较丰富的碳元素，其间可能存在如氰化氢聚合物之类的氰基化合物。
2007年9月10日，卡西尼号从距离1640公里处飞掠过土卫八，发现该卫星的明暗两面都遭受了猛烈的轰击。它还发现构成卡西尼区和隆塞斯瓦列斯区之间过渡区域的分散的明暗色块面积很小，甚至小于卡西尼号所拍照片的最高的30米分辨率。
土卫八上的低洼地形都为暗色物质所填充，陨石坑的隆起坑坡上则覆盖着亮色物质。从卡西尼号的雷达成像图和很小的流星即能在覆盖层之下的冰层中形成撞击坑的状况推断，这层覆盖物质很薄，在某些地区只有数十厘米厚。
美国航空航天局的科学家们相信暗色物质是土卫八表面冰体升华之后残留下来的粗屑，并由于暴露在阳光中而进一步变黑。
土卫八的自转周期长达79个地球日（等同于其公转周期，是土星卫星系统中自转周期最长的），因此它可能拥有土星卫星系统中最高的向日面温度和最低的背日面温度；在阴暗的卡西尼区的近赤道地区，暗色物质的吸热作用将会造成其日间温度达到128开尔文度，而明亮的隆塞斯瓦列斯区的平均温度则为113开尔文度。
温度的差别意味着卡西尼区的冰体更容易升华，并最终在隆塞斯瓦列斯区重新凝结，特别是在温度最低的极地地区。从地质时间尺度上考虑，这种作用将会进一步使卡西尼区变暗，使隆塞斯瓦列斯区和极地地区更亮。
卡西尼区暴露的冰体的逐渐损耗推动了一个热量正反馈过程的形成，最终导致明暗面反照率的更大反差。据估计，在当前的温度条件以及不考虑冰体从暗面转移至明面的情况下，卡西尼区在1000万年内将会有20米厚的冰层升华殆尽，而隆塞斯瓦列斯区在同一时间内则只损失了10米的冰层。这种模式解释了土卫八上明暗区域的分布、缺乏灰色区域和卡西尼区覆盖的暗色物质较薄的情况。
但是启动这一热反馈模式的前提是之前土卫八表面必须存在明暗的差别。人们推测最初的暗色物质可能是流星轰击在逆行轨道上运行的外层小卫星所扬起的、并被土卫八的同轨道方向一面吸附的碎屑。这个模式的核心理论建立已有30多年，而在卡西尼号9月的飞掠之后尤为人所重视。
随着轨道的衰变，由于微流星体的轰击或陨石撞击而脱离卫星表面形成的细小碎屑螺旋进入内层轨道。这期间，由于暴露于阳光之下，这些碎屑开始变暗。当这些碎屑通过土卫八的轨道时，就有可能被土卫八的同轨道方向一面吸附。
这层覆盖于土卫八表明的吸附物便造成了反照率的改变，继而造成温度的改变，而温度的差别又随着也已启动的热反馈过程而加剧。
这些碎屑的最大供体是土卫九，它是最大的外层卫星。尽管土卫九的物质构成更接近于土卫八的明面而非暗面，但是来自土卫九的碎屑也只是用来制造最初阶段的反照率差别，并且这些碎屑很可能已经被其后的升华残留物所掩盖。
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