卡西尼土星之旅 10 大发现:土卫六有海洋

2014/7/2 11:48:12 来源:新浪科技 作者:孝文 责编:暴龙

据国外媒体报道,就在10年前,我们对土星系的了解还只局限于美国宇航局的3艘飞船进行的3次短暂飞越:1979年的“先驱者11”号、1980年的“旅行者1”号和1981年的“旅行者2”号。但是2004年6月30日“卡西尼—惠更斯”号抵达该星系,并进入土星周围轨道(第一个做到这些的人造飞船)后,这种情况发生了彻底改变。自此以后,它获得了大量突破性发现,其中包括在土卫六上发现湖泊和在土星上发现巨型风暴,6月30日,美国宇航局举行活动,庆祝“卡西尼”号围绕土星运行十周年。

▲艺术概念图显示的是30日的“卡西尼”号,它庆祝了围绕土星运行取得巨大成功的10周年。在这段时间里,它大大提高了我们对这个令人着迷的行星系的了解,并显示出土卫六表面存在大量液体,并在土星上发现巨型风暴。

“卡西尼”号在2004年抵达土星系时,它的主要任务仅计划持续4年。此后,它在这种极端环境下幸存下来,已经进行了3项扩展任务,实施了前所未有的科学研究。土星围绕太阳公转一周需要30年,“卡西尼”号围绕土星运行的时间,已经相当于这个时长的三分之一,观测它正在进行的季节变化。这项任务由美国宇航局、欧洲航天局和意大利航天局(ASI)联合进行,总共耗资大约19亿英镑(32.6亿美元),其中80%的资金由美国提供,欧洲和意大利分别提供15%和5%。“卡西尼”号于1997年10月18日发射升空,在飞往土星的7年旅行中,分别飞越了金星、月球和木星。它抵达土星的第一年所做的大事,就是把“惠更斯”号探测器释放到土卫六的表面。2004年圣诞节,这颗直径4.3英尺(1.3米)的探测器被释放出去,2005年1月14日,它进入土星的最大卫星——土卫六的大气层。当天它成为首个登陆外太阳系天体的飞船,在这个过程中,它发现了土卫六上存在液体的地表特征。

自此以后,“卡西尼”号开始对土卫六进行深入研究,并在这个过程中发现这颗卫星表面拥有湖泊和海洋,以及厚厚的大气层。这甚至促使一些人将它戏称为是太阳系里最像地球的地方,当然我们自己的行星除外。但这只是“卡西尼”号取得的众多成就中的一些皮毛。在土星周围运行10年后,这艘飞船已经向地球发回多达数千亿字节的科学数据,促生了3000份以上的科学报告。

加利福尼亚州帕萨迪纳美国宇航局喷气推进实验室的“卡西尼”号项目科学家琳达-斯皮尔克说:“在土星上拥有一艘健康、长寿的飞船,为我们提供了十分宝贵的机会。‘卡西尼’号在那里运行10年后,我们有机会亲眼见证了一些以前从未见过的事情,它们改变了我们对行星系是如何形成的,以及可供生命生存的栖息地需要满足什么条件等问题的理解。”

在它的众多发现中,“卡西尼”号帮助我们对水在其他天体上是如何形成的问题有了更好的了解。其中最值得一提的发现是观测到土卫二上的冰火山(icy crovolcanoes)喷发。

虽然“卡西尼”号飞船最初只被核准对土星系进行一项为期4年的研究,但是该项目的工程师和科学家迫切希望能够延长该任务,并设计耐力系统。这艘飞船一直都很顺利,从工程学立场而言,现在限制该船的寿命的主要因素,就是它的燃料箱里还剩下多少推进剂。

该任务的导航和操作组通过娴熟、有效地操控,很好地延长了“卡西尼”号的寿命。喷气推进实验室的“卡西尼”号项目经理艾尔-麦兹说:“我们的科研组通过不断优化运行轨道,来尽可能地节省推进剂,我们已经学会了尽可能最有效地操作该飞船。我们为庆祝它探索土星10周年而感到自豪,我们期盼着未来还能获得很多新发现。”

然而,该任务将在2017年告一段落。届时“卡西尼”号将没有足够的燃料用来供它继续围绕土星飞行。因此,为了避免它意外发生撞击事故,并污染其中一颗卫星,美国宇航局将会促使该船进入土星大气层。在这个过程中,“卡西尼”号将会压碎,并被摧毁,在此之前,它将会继续向地球传回有关这颗气体庞然大物的大气的信息。

“卡西尼”号所做的最后努力将标志着一个时代的结束,目前并没有派遣飞船前往土星的新计划。由于天文学家的兴趣并不是关注在火星、木星和木卫二等其他卫星上,也许未来有一天土星将会获得另一项属于自己的任务。有些科学界人士也希望组织一次前往土卫六的任务。如果“卡西尼”号在进入土星大气层前能在这颗行星的表面获得一些令全世界感兴趣的发现,也许他们就能得偿所愿。

“卡西尼”号的十大发现:

1.把“惠更斯”号探测器释放到土卫六的表面。“惠更斯”成为第一个在外太阳系一天体的卫星上着陆的探测器。

2.在土卫二上发现活跃的冰羽喷射。

3.揭示土星环是活跃的,充满动力的,称得上是一个研究行星如何形成的实验室。

4.揭示土卫六是一个最像地球的世界,那里有雨,河流,湖泊和海洋。

5.在2010-2011年间对土星的北部的巨大风暴进行了研究。

6.研究发现,无线电波的模式并不像以前认为的依赖于土星的内部旋转。

7.首次拍到了土星环中的垂直结构。

8对土卫六上的生命起源化学元素进行了研究。

9.解开了土卫八的双重亮暗面之谜。

10.发现土星极区出现持续时间很长的六边形喷射流和两极出现的两个类似飓风的风暴。

▲这张伪彩色合成图是用“卡西尼”号飞船收集的红外线数据制成的,它显示的是土卫六上的碳氢化合物湖泊,这是太阳系里除地球以外唯一一个已知地表存在稳定液体的地方,不过它的湖泊充满了液态乙烷和甲烷,而非液体水。

▲大约每隔15年,阳光就会从环形平面的边缘射过来,环的北侧和南侧得不到任何阳光照射。“卡西尼”号对这种罕见事件的浓重的长阴影进行测量,用来确定环内的结构高度,该图显示的是土星B环。

▲这张令人难以置信的土星图名叫《这一天地球笑了》,它是“卡西尼”号在2013年7月19日拍摄的。图片显示,土星被背后的太阳照亮,这颗行星及其土星环的细节完全显露出来。在大约4点钟的位置,位于环的下方一点点,是一个昏暗的斑点,那是距离它14.4亿公里的地球。

▲从“卡西尼”号第一次从土星环上飞过,并启动引擎投入到土星的怀抱,时间已经过去10年。现在该船庆祝了它围绕土星、它的环及其卫星运行10周年的庆典。它的最初目标是执行一项为期4年的任务,但是此后它不断延长寿命,并将一直持续到2017年才有可能结束这项任务。

▲土星的极区出现持续时间很长的六边形喷射流(北极)和两极出现的两个类似飓风的风暴,令科学家感到非常吃惊。它们的驱动力至今仍是个谜。在“卡西尼”号仅剩的3年任务期间,科学家希望能对它们的特性有更多的了解。

▲土卫二上的巨型羽状物是如此惊人,任务设计者为此彻底改变了任务计划,以便更好地观测它。“卡西尼”号在羽状物里发现冰水的证据后,这一发现变得甚至更重要,它促使土卫二成为太阳系里最激动人心的一个目的地。

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