明天一早,美国宇航局的科学家们将告别他们的卡西尼号飞船——一个像校车大小的坚固探测器,它在过去13年里一直围绕土星系统运行。
“卡西尼”号于1997年发射升空,在太空中度过了长达20年的时间,经历了两次任务延期,同时超越了它的设计目标。但明天,探测器将潜入土星大气层,在那里它将分裂并停止运行。对于那些多年来一直致力于这项任务的科学家们来说,这是一个悲伤的时刻,但同时也是一个胜利的时刻:卡西尼号在它之后留下了令人印象深刻的科学发现遗产。
以下是卡西尼号在土星时所取得的一些重大发现,其中一些非常重要,以至于科学家认为我们将来肯定需要重新审视这个行星系统。
2005年,一个奇怪的卡西尼号仪器读数永远改变了我们对土卫二的理解。同年2月17日,探测器首次飞越土星冰冷的卫星,其测量土星磁场的磁强计在土卫二南极附近发现了一个奇怪的扰动。磁场扭曲的方式使它看起来好像月球正在积极地从该地区发射气体。
因此,研究小组又对卡西尼号进行了两次飞越,并拍下了南极的照片,以弄清发生了什么。这项调查最终证实了水蒸气喷流是从月球地壳下面喷发出来的。这一发现促使美国宇航局彻底重做卡西尼号任务,增加了比原计划更多的土卫二飞行。所有这些后续观测结果都让科学家得出结论,月球喷流来自土卫二地壳下的咸水海洋。
海洋可能有合适的成分来容纳生命。最近,卡西尼号飞船在土卫二的羽流中探测到氢气,这表明在月球的海底可能有“热点”。这些被称为热液喷口的特征在地球上也有发现,它们可能产生生物。
多亏了卡西尼号,土卫二帮助改变了美国宇航局对可居住世界的看法。在所有这些发现之前,流行的观点是行星必须在“金发区”——恒星周围的温度足以使地表水**的区域。但是土卫二揭示了远离太阳的小型冰体在其外壳下仍然有液态水海洋。
土星的卫星土卫六是卡西尼号首先前往土星的主要原因之一。美国宇航局的旅行者号探测器在20世纪80年代初飞过土星,显示土卫六被富含氮的朦胧大气层所覆盖,科学家们渴望了解这些云层下面可能隐藏着什么。
因此卡西尼号携带了一个叫做惠更斯的登陆器,由欧洲航天局**。探测器于2005年1月14日在土卫六上着陆,成为第一个在外太阳系的另一个世界着陆的航天器。惠更斯号在2.5小时的下降过程中收集了土卫六大气的详细测量数据,并让科学家们第一次近距离观察土卫六的表面,揭示了地壳上干涸的河床和湖泊。
卡西尼号的后续观测揭示了更多土卫六的奥秘。太空船的雷达仪器绘制了土卫六的表面,显示了液态甲烷和乙烷的湖泊。这使得土卫六格外特别,因为它是太阳系中除了地球以外,唯一一个在其表面有液体**的地方。许多科学家提出,土卫六上的任何潜在生命都可能依赖甲烷,就像地球上的生命依赖水一样。
月球也有一个类似于我们的气候循环,形成甲烷云,降雨到表面。在土卫六大气层中发现的许多化学物质也在地球大气层中发现。事实上,科学家认为土卫六的大气层可能类似于地球的史前大气层,月球著名的雾霾被比作我们星球上众所周知的雾霾。”“泰坦烟雾就像类固醇上的洛杉矶烟雾,”美国宇航局卡西尼号项目副科学家斯科特·埃德金顿在一份声明中说。
卡西尼号为科学家提供了大量有关土星的信息,包括土星最具标志性特征的细节。
当卡西尼号第一次抵达土星时,它很快就开始绘制土星光环图——巨大的粒子带,宽达175000英里,但厚度只有30到300英尺。这些年来,太空船已经对环形粒子的大小和组成以及它们的起源有了很大的了解。例如,土卫二羽流中的冰粒子实际上构成了最外层的半透明环或E环中的大部分物质。卡西尼号还透露,这些光环并非在所有地方都是光滑的;在某些区域,粒子会**在一起,形成突起,突起的高度与落基山脉一样高。
卡西尼号还拍到了土星著名的六边形的许多特写镜头——土星北极的六边形急流,其宽度超过地球的两倍。卡西尼号花了一段时间才真正在可见光下看到六边形,因为在任务的头五年里,喷射气流大部分都笼罩在阴影中。这是因为土星环绕太阳运行的时间比地球长得多,所以它的季节也会持续更长的时间。但在2009年,阳光终于照亮了北半球,让卡西尼号得以一瞥。
探测器最终看到了六边形的中心:一个与地球非常相似的飓风,但是它的眼睛比你的平均风暴宽50倍。它甚至发现了第二个类似飓风的漩涡在急流边缘附近旋转。研究人员后来发现,土星离太阳的距离和它的大气成分使得喷射流能够形成几何形状,但六边形仍然有点神秘:不清楚为什么南极也没有六边形,也不清楚是什么让喷射流持续这么长时间。
不过,还是有一些希望的。卡西尼号在其最后22次轨道运行期间特别接近北极,被称为大结局。宇宙飞船在这些过程中收集的数据有可能为这场形状怪异的风暴提供进一步的信息。
土星拥有60多颗卫星,其中一些是卡西尼号发现的。该飞行器在土星上发现了多达6颗新卫星,以及推动土星光环的潜在小卫星,取代了光环上和光环下的粒子。
另外,卡西尼号给我们提供了这些卫星的一些非常详细的图像。例如,这是海绵状卫星Hyperion:第一张图像是由旅行者2号探测器拍摄的,而第二张是卡西尼号拍摄的经过修饰的假彩色图像。
NASA and NASA探测器拍下了许多其他卫星的照片,其中一些看起来很奇怪。月亮潘和阿特拉斯看起来有点像飞碟(或者饺子),而普罗米修斯看起来像个笨拙的土豆。多亏了卡西尼号,我们能够以惊人的高分辨率惊叹于这些奇怪的卫星。
卡西尼号配备了广角和窄角相机,拍摄了数千张土星系统的惊人照片。这些相机对可见光波长很敏感,也能在近红外和近紫外光下看到。相机已经成为一个伟大的研究工具,让研究人员可以透过土卫六的薄雾进行观察,或者研究卫星的结构和运动。但它们也是一种将科学家和公众运送到土星的非凡方式,以前所未有的方式展示了土星及其卫星。
在这里查看我们最喜欢的卡西尼号图片集。
卡西尼号可能只剩下一天了,但它还没有完成。在今天进入土星的途中,宇宙飞船将拍摄土卫六、土卫二和土星光环的最后一张照片,这些照片将在今晚晚些时候被传送到地球。它将在明天早上下陷前几个小时滚动,将大部分仪器对准土星,无线电天线对准地球。这样,它就能收集数据,并在运行的最后几分钟内立即发送到我们的星球。
因此,一些最令人兴奋的数据尚未收集。这是因为卡西尼号将做它最擅长的事情:研究土星直到最后。
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