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    卡西尼探測器六大發現:土衛二地下海洋潛在生命

    類別:社會新聞發布人:聯迪發布時間:2017-09-15

    國外媒體報道,當科學家伽利略第一次使用最早期放大設備觀測天空時,觀測到土星是一顆神秘天體,有諸多謎團亟待揭曉。多年以來,伴隨著太空勘測設備的不斷升級,土星變得更加神秘,它存在土星環,并且土星環之間存在間隙,以及不同體積大小的衛星和其它有趣的屬性,存在帶狀結構,短暫風暴等。近年來,“航行者號”等探測器多次飛越土星,揭曉了土星系統的許多謎團和古怪問題。

    這是卡西尼探測器拍攝最壯觀的一張土星圖像,拍攝時間是2016年,清晰地呈現土星北極、土星環和土星陰影。

    1997年10月15日,美國宇航局“卡西尼”探測器發射升空,開始土星探索之旅。

    1997年10月15日,美國宇航局“卡西尼”探測器發射升空,開始土星探索之旅,隨后拍攝到大量土星環和奇特光譜圖像,以及拍攝到土星的衛星??ㄎ髂崽講餛骰棺芭淞艘桓齙鍬狡鰲盎莞埂碧講餛?,它降落至土星最大衛星土衛六表面,它裝備放射性同位素發生器,并擁有獨立攜載的核衰變電源,可持續使用幾十年時間。

    2004年,經過7年的太陽系旅行,卡西尼探測器抵達土星軌道,之后立即開始采集數據,并在2008年完成為期4年的主要任務。該探測器發現了土星環、土星風暴和表面漩渦結構,除了發現更多的衛星,還探測到各種各樣的分子,惠更斯探測器甚至在土衛六表面發現液態流動甲烷。以下是卡西尼探測器勘測獲得的6項重大發現:

    圖中是土星北極,是2013年拍攝的真實色彩圖像??蒲Ъ頁躍胤⑾?,在過去幾年時間里,北極風暴從藍色緩慢地變成了黃色。

    土星擁有一個六邊形風暴,持續肆虐土星北極地區。

    1、土星極地六邊形颶風。

    雖然土星極地颶風最初是由“航行者號”探測器發現的,但直到卡西尼探測器拍攝發現時,人們才意識到其驚人的事實:土星擁有一個六邊形風暴,持續肆虐土星北極地區??燜儺篤愫土魈宥ρТ偈雇列羌爻魷侄撈氐牧咝畏綾?,這是第一次在氣態行星上發現這樣的風暴。該風暴直徑達到32000公里以上,出現在緯度78o,并向下延伸大約100公里。

    與其它行星大氣層特征不同,土星極地風暴并不隨時間而出現緯度變化,風暴輪廓周圍存在向東移動的氣流,時速達到360公里,結合低緯度氣流,在計算機模擬圖像中呈現奇特的六邊形。也許最引人注目的是,土星北極渦旋非常像“颶風眼”,卡西尼探測器在下降的過程中探測到該六邊形風暴存在一個缺口。

    土星極地風暴直徑大約2000公里,在卡西尼探測器持續觀測的13年時間里,它一直存在。最引人注目的是,在過去幾年,這個神秘漩渦開始變色??蒲Ъ以己病げ祭陳蹇耍↗ohn Blalock)指出,2012-2016年觀測時,六邊形風暴可能稍亮一些,但是其內部,特別其中心圓環區域更明亮。這種變亮現象與頂部大氣層增多光化學霧霾相符。

    這是為什么呢?實際上這與太陽自身有關,土星北極傾斜偏離太陽,直到2015年才逐漸接近太陽。2016年,土星極地六邊形顏色出現了變化,就像直接接受陽光照射。在環繞太陽的29年的軌道周期中,卡西尼探測器不可能很快觀測到這種變化,這僅是由于該任務持續了很長時間,我們才發現這一點!

    像所有存在大氣層的行星,土星具有其獨特氣候,包括較大和較小的風暴。

    2、太陽系迄今最大風暴。

    像所有存在大氣層的行星,土星具有其獨特氣候,包括較大和較小的風暴。雖然卡西尼任務能夠發現土星的一些奇特現象,例如:持續較長時間的極地六邊形風暴和南半球“龍風暴”。最壯觀的風暴出現在2011年,土星北半球出現的超級風暴環繞整個行星,持續了大約200多天。近距離拍攝顯示,該風暴在土星表面以時速100公里的速度快速移動。

    雖然這一等級風暴每20-30年出現一次,最大、持續時間最長的風暴出現在1876年。今年4月,我們發現這些風暴被土星大氣層低層水蒸汽所抑制,不僅是氫和氦,還有甲烷。潮濕水蒸汽在土星外逸層形成與土星內部相隔離的絕緣層。最終,土星外逸層溫度降低導致其下沉,從而使內部潮濕層和風暴再次出現。預計下一次土星重大風暴將出現在本世紀30年代,它將最終告訴我們土星包含多少水資源。

    土星環存在一些小型衛星,以及漣漪和“浮雕”結構。

    3、土星環固有的漣漪和“浮雕”結構。

    土星在許多方面是令科學家關注的,在我們已知的所有行星中,土星是密度最低的行星,也是唯一具有明顯可見環狀結構的行星。它是由類似冰和灰塵的物質構成,環狀結構并非固體,而是彼此穿越的粒子構成,它暫時粘聚在一起,被潮汐引力撕裂。雪球和微行星合并在一起,僅被土星和它附近行星產生的潮汐引力分離。

    這個環狀系統自身厚度僅10-1000米,可能和土星一樣古老。當從側立角度觀察土星環,由于土星環和太陽之間的角度,冰晶中的微小瑕疵在土星環上投入較長的陰影。

    土星主環在赤道上空延伸7000-80000公里,大于土星半徑。其99.9%成分是水冰,土星環存在數千個微小的間隙。目前土星環比遠古時期更厚,變化性更強。曾經的巖石物質合并在衛星中,但是這個水環存在時間和太陽系一樣久遠。

    雖然土星環具有較高反射性,主要是由水冰物質構成,但在光學和射電范圍的反射率存在較大差異性,后者允許成像比前者更清晰。

    在土衛八軌道外側存在一顆衛星——土衛九,它看上去與環繞土星的其它衛星完全不同,土衛九與土星其它衛星的成分并不相同,而且它環繞土星的方向與其它衛星相反。

    4、神秘雙色土衛八謎團已揭曉。

    土衛八是土星系統中發現的第二顆衛星,它可能是最神秘的衛星。這顆衛星不僅存在一個赤道脊和一個較大的軌道傾角,而且它的一半像冰一樣反射光線,而另一半的80%處于黑暗之中。是什么原因導致土衛八成為神秘的“雙色衛星”呢?不是它軌道的傾斜度所導致的,事實上它是距離土星最遠的大型衛星,還有另外一顆獨特衛星距離土星更遙遠。

    在土衛八軌道外側存在一顆衛星——土衛九,它看上去與環繞土星的其它衛星完全不同,土衛九與土星其它衛星的成分并不相同,而且它環繞土星的方向與其它衛星相反。土衛九是順時針環繞土星運行,這怎么可能呢?這是因為土衛九可能并非源自土星,而是被柯伊伯帶捕獲的一顆天體。此外,土衛九在太陽系中擁有最大、最奇特的環狀結構。

    只有在2004年使用斯皮策紅外太空望遠鏡觀測時,才呈現土衛九環是一種源自土衛九的分散殘骸環,并且顏色非常黑。它的密度也非常驚人:每立方千米大約有7個灰塵大小的顆粒。當然,由于這些碎片與其它所有衛星都是相反方向,土星最外層衛星可能與其碰撞,將衛星的主側面暴露在黑暗碎片中。土衛八的軌道位置很容易與土衛九殘骸環相撞。

    由于土衛八與土星保持潮汐引力鎖定,意味著伴隨其穿過軌道,相同的一側始終朝向土星,土衛八前側積聚了這種黑色物質,而后側卻沒有。這些黑色物質在土衛八一側積聚,比淺色材料的溫度更高,這將導致表面冰直接升華。在氣相中,蒸汽擁有大量的動能,雖然不足以逃脫土衛八的引力束縛,但能遷移至光面一側,在那里保持穩定狀態。從而造成了土衛八具有獨特的雙色結構,卡西尼探測器的光譜分析對于揭曉這一謎團具有重要意義。

    圖中是土星、土衛二、土衛八和土衛九。

    水、熱量和有機分子都存在于土衛二表面,使這顆星球成為太陽系最有可能適宜生命的地外星球之一。

    5、土衛二地下海洋潛在生命。

    卡西尼探測器拍攝圖像顯示,土衛二表面明亮光滑,事實上,它是太陽系內反射率最高的衛星。但是表面光滑會出現裂紋,這些裂紋是冰表面的弱點。土衛二位于土星E環中心右側,它的存在并非巧合,而是由于土星環所形成的。

    土衛二表面之下的冰物質被壓縮和加熱,形成了一個液態鹽水亞表面海洋。然后這些水脫離土衛二的引力束縛噴射出來,其中多數水物質形成E環。水、熱量和有機分子都存在于土衛二表面,使這顆星球成為太陽系最有可能適宜生命的地外星球之一。

    目前土衛二被證實存在水,而來自土星的潮汐引力提供了必要熱量。根據太陽系其它天體的觀察,土衛二可能也含有生命的原料。以上三種跡象表明,土衛二巨大的地下海洋中可能存在著氨基酸。

    土衛二表面的間歇泉可能成為尋找外星生命存在的理想目標,一艘宇宙飛船穿過間歇泉噴射羽流,能夠收集噴射物質樣本,很可能找到人類一直希望存在的有機物質。因為土衛二是我們猜測最有可能潛在地外生命形式的星球,畢竟這顆星球存在孕育生命的所有元素,其重要性不容忽視。

    卡西尼探測器拍攝到地球和月球處于土星陰影之中。

    6、“重新認識”地球。

    當卡西尼探測器在太陽系旅行時,航行者號探測器首次拍攝到著名的“淡藍色圓點”的圖像,這張照片是在土星陰影之下,雖然土星環和大氣層都被照亮,但能清晰看到一顆淡藍色圓點狀星球,這就是我們的地球,在淡藍色圓點右側是月球。

    經過20年有探索歷程,卡西尼探測器獲得了許多重大發現,我們認為卡西尼探測器不僅對太陽系土星系統進行了深入勘測,還有助于我們更深入地觀察地球。9月15日,卡西尼探測器將最后一次進入土星大氣層,也將標志著它將終結探索旅程??ㄎ髂崽講餛鶻の頤且丫吡碩嘣?,以及我們是如何實現的,未來我們的探索之旅還很遙遠,接下來將需要我們的共同努力。

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