張曉辰看到電腦上記載說土衛八的密度較低，這表明其可能是由冰和少量約20）的岩石成分構成。
不同於大部分的衛星，土衛八的整體外形並非球形或橢球形，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。這些特徵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。
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。後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0.30.5），略帶紅棕色；另一面的大部分則較為明亮反照率為0.50.6，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範圍。
土衛八的這種明暗表面類似於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於土衛八之外，而如今其表面物質則是由較溫暖地區冰昇華之後殘留的粗屑構成，其中包含著類似於在原始隕石和彗星表面所發現的有機物。從地球上進行的觀測表明土衛八上含有較豐富的碳元素，其間可能存在如氰化氫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，甚至小於卡西尼號所拍照片的最高的30米解析度。
土衛八上的低窪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昇華之後殘留下來的粗屑，並由於暴露在陽光中而進一步變黑。
土衛八的自轉週期長達79個地球日等同於其公轉週期，是土星衛星系統中自轉週期最長的），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開爾文度，而明亮的隆塞斯瓦列斯區的平均溫度則為113開爾文度。
溫度的差別意味著卡西尼區的冰體更容易昇華，並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米厚的冰層昇華殆盡，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佈、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執行的外層小衛星所揚起的、並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月的飛掠之後尤為人所重視。
隨著軌道的衰變，由於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螺旋進入內層軌道。這期間，由於暴露於陽光之下，這些碎屑開始變暗。當這些碎屑透過土衛八的軌道時，就有可能被土衛八的同軌道方向一面吸附。
這層覆蓋於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，它是最大的外層衛星。儘管土衛九的物質構成更接近於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製造最初階段的反照率差別，並且這些碎屑很可能已經被其後的昇華殘留物所掩蓋。
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土衛八的三軸長度為747.1x749x712.6公里，平均半徑為736±2公里。但是由於土衛八的整體表面還未經過高解析度成像，所以即是是在公里級別上以上資料仍然存在誤差。而所觀測到的土衛八的扁率資料所對應的自轉週期應該為10小時，而非其實際自轉週期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。之後由於引力潮汐作用，土衛八的自轉週期逐漸加長，直至最終形成潮汐鎖定狀態。
土衛八的另一個神秘之處是其位於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。人們在卡西尼號於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。
赤道脊由多種複雜地形構成，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。
至今仍不清楚這種地形是如何形成的。難以解釋的問題之一即是為何赤道脊如此精確的分佈於赤道一帶。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於卡西尼區。
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週期可能達到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裡保持其可塑性——這段時間將足夠土星的潮汐作用減緩土衛八的自轉速度並最終使其自轉週期達到79個地球日——的情況要成為現實，那麼土衛八則需要鋁26的同位素衰變作用對其進行加熱。
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