形，其中一种是由许多坑洞所构成的，而另一种地形则是黑暗的火山带所组成的。这样的火山口意味着土卫三曾经拥有内部的地质活动，导致古老的地形重新出现在地表。
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
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