盘点“卡西尼”土星探测取得的10大成就

“卡西尼”(Cassini)探测器在十年之间已向地球发回了514 GB的科学数据。利用这些数据,科学家已经发表了3000多篇研究论文。为了庆祝环绕土星10周年,NASA在官网上选出了“卡西尼”探测器的10大科学成就和发现。下面就和小编一起去看一看。

1、“惠更斯”在外太阳系的一颗卫星(土卫六泰坦,Titan)上实现了首次着陆

2005年,“惠更斯”成功地在土卫六上实现软着陆,这是迄今为止人类完成的距离地球最远着陆。在长达2小时27分钟的降落过程中,“惠更斯”着陆器揭示了土卫六的真相——这颗星球与生命出现之前的地球非常相似,会下甲烷雨,存在侵蚀和冲刷形成的沟渠,还有干涸的湖床。许多复杂的碳氢化合物,包括苯,都存在于土卫六的大气之中。“惠更斯”还为土卫六上的气温提供了一手的测量结果。

2、发现土卫二恩克拉多斯(Enceladus)上活跃的冰喷泉

在土卫二上发现巨型冰喷泉完全是个意外之喜,以至于任务设计者对探测计划进行了彻底地重新规划,以便“卡西尼”能够看个清楚。当“卡西尼”在喷泉中发现水冰存在的证据之后,这一发现就变得更加重要了。我们所知的生命,都依赖于水,所以寻找生命的范围突然之间便被扩展到了这颗小小的明亮卫星之上。最近“卡西尼”发现,土卫二的地下可能有海洋存在,使得这颗卫星成为了我们太阳系中最令人兴奋的科学探测目的地之一。

3、土星光环是活跃和动态的,是行星形成过程的天然实验室

“卡西尼”长达10年的探测期,使得它有可能观察到土星动态光环系统中的种种变化。“卡西尼”发现了螺旋状的结构,见证了可能是一颗新卫星的诞生过程,观察到了我们的太阳系里或许是最活跃也最混乱的一条光环(土星的F环)。

4、土卫六泰坦类似于地球,有降雨,有河流,还有湖泊和海洋

雷达成像,以及可见光和红外线图像都显示,土卫六拥有许多与地球相似的地质过程。这些过程产生了甲烷雨,它们冲刷出河道,形成了湖泊和海洋,积蓄着没有立即蒸发的液态甲烷和乙烷(参见《惊涛拍岸土卫六》)。

5、研究了2010-2011年间土星北半球的巨型风暴

2010年末,土星相对平静的大气中出现了一个巨型风暴。这样的风暴在土星上通常30年才会出现一次,但这个风暴提前了10年,让“卡西尼”看了个一清二楚。在几个月的时间里,这场风暴环绕了整颗行星,形成了一个漩涡带。“卡西尼”测量到了有记录以来所有行星上幅度最大的升温过程。从来没有在土星高层大气中被观察到过的一些分子,也被检测到了。在头部撞上尾部后不久,这场风暴便消散了,持续时间不到1年。

6、射电波模式显示,土星的自转不像先前认为的那样简单

土星会发出射电波,被称为土星千米波辐射(Saturn Kilometric Radiation)。木星上曾经观察到类似的射电波,被用来推算木星上一天的长短,但土星的自转速度要比木星复杂得多。“卡西尼”发回的最新数据显示,射电波中由行星旋转控制的变化,在南半球和北半球是不同的。不仅如此,南北半球的差异似乎还在随着土星季节的变化而发生改变,南北半球的自转速度实际上已经发生了互换。土星上的一天到底有多长,仍然未知待定。

7、首次拍摄到土星光环中的垂直结构

每隔大约15年,阳光使会直射土星光环的侧面,而光环的南北两面几乎接受不到阳光的照射。“卡西尼”利用这一罕见的机会,观察到了投射在光环上的密集的长长的阴影,从而测量出了光环中这些垂直结构的高度。

8、研究土卫六上生命起源前的化学过程

土卫六的大气中富含大量不同的分子——就化学成分而言,这是太阳系里最复杂的。从阳光遇到甲烷开始,越来越复杂的分子在大气中形成,直到它们变得足够巨大,形成了不透光的烟雾,包裹住了这颗巨大的卫星。在更靠近地表的地方,甲烷、乙烷和其他有机物聚集在一起降落到地表,很可能还有其他生命起源前的化学过程在那里发生着。

9、土卫八伊阿珀托斯(Iapetus)的阴阳脸之迷被破解

土卫八的表面为什么一半黑一半白,这个谜题自发现之日起,已经困扰了天文学家长达300多年。“卡西尼”探测器解决了这个问题。土卫八的轨道上散布着深红色的尘埃,随着卫星在这条轨道上扫过,这些尘埃便降落到它的“迎风面”上。深色的区域吸收热量变得更热,而未受污染的区域仍然是冰冷的。土卫八较长的自转周期,促成了它的阴阳两面。

10、首次完整看到土星北极的六边形构造,并在南北两极都发现有巨型风暴

土星的南北两极出乎科学家的预料:北极长期存在着一个六边形的高速气流区域,而南北两极都存在着飓风一样的风暴。这两个风暴的驱动力来自何处,仍然是谜。在“卡西尼”剩下来的3年探测任务期内,科学家希望能够了解更多两极风暴的性质,以及它们得以存在的条件。

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责任编辑:马嘉悦
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