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 阿宝 发表于: 2017-9-16 10:59:03|显示全部楼层|阅读模式

[2017年] 卡西尼探测器六大发现:土卫二地下海洋潜在生命

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  : 新浪科技
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这是卡西尼探测器拍摄最壮观的一张土星图像,拍摄时间是2016年,清晰地呈现土星北极、土星环和土星阴影。
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1997年10月15日,美国宇航局“卡西尼”探测器发射升空,开始土星探索之旅。
  北京时间9月15日消息,据国外媒体报道,当科学家伽利略第一次使用最早期放大设备观测天空时,观测到土星是一颗神秘天体,有诸多谜团亟待揭晓。多年以来,伴随着太空勘测设备的不断升级,土星变得更加神秘,它存在土星环,并且土星环之间存在间隙,以及不同体积大小的卫星和其它有趣的属性,存在带状结构,短暂风暴等。近年来,“航行者号”等探测器多次飞越土星,揭晓了土星系统的许多谜团和古怪问题。
  1997年10月15日,美国宇航局“卡西尼”探测器发射升空,开始土星探索之旅,随后拍摄到大量土星环和奇特光谱图像,以及拍摄到土星的卫星。卡西尼探测器还装配了一个登陆器──“惠更斯”探测器,它降落至土星最大卫星土卫六表面,它装备放射性同位素发生器,并拥有独立携载的核衰变电源,可持续使用几十年时间。
  2004年,经过7年的太阳系旅行,卡西尼探测器抵达土星轨道,之后立即开始采集数据,并在2008年完成为期4年的主要任务。该探测器发现了土星环、土星风暴和表面漩涡结构,除了发现更多的卫星,还探测到各种各样的分子,惠更斯探测器甚至在土卫六表面发现液态流动甲烷。以下是卡西尼探测器勘测获得的6项重大发现:
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图中是土星北极,是2013年拍摄的真实色彩图像。科学家吃惊地发现,在过去几年时间里,北极风暴从蓝色缓慢地变成了黄色。
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土星拥有一个六边形风暴,持续肆虐土星北极地区。
  1、土星极地六边形飓风。虽然土星极地飓风最初是由“航行者号”探测器发现的,但直到卡西尼探测器拍摄发现时,人们才意识到其惊人的事实:土星拥有一个六边形风暴,持续肆虐土星北极地区。快速旋转大气层和流体动力学促使土星极地出现独特的六边形风暴,这是第一次在气态行星上发现这样的风暴。该风暴直径达到32000公里以上,出现在纬度78o,并向下延伸大约100公里。
  与其它行星大气层特征不同,土星极地风暴并不随时间而出现纬度变化,风暴轮廓周围存在向东移动的气流,时速达到360公里,结合低纬度气流,在计算机模拟图像中呈现奇特的六边形。也许最引人注目的是,土星北极涡旋非常像“飓风眼”,卡西尼探测器在下降的过程中探测到该六边形风暴存在一个缺口。
  土星极地风暴直径大约2000公里,在卡西尼探测器持续观测的13年时间里,它一直存在。最引人注目的是,在过去几年,这个神秘漩涡开始变色。科学家约翰·布莱洛克(John Blalock)指出,2012-2016年观测时,六边形风暴可能稍亮一些,但是其内部,特别其中心圆环区域更明亮。这种变亮现象与顶部大气层增多光化学雾霾相符。
  这是为什么呢?实际上这与太阳自身有关,土星北极倾斜偏离太阳,直到2015年才逐渐接近太阳。2016年,土星极地六边形颜色出现了变化,就像直接接受阳光照射。在环绕太阳的29年的轨道周期中,卡西尼探测器不可能很快观测到这种变化,这仅是由于该任务持续了很长时间,我们才发现这一点!
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像所有存在大气层的行星,土星具有其独特气候,包括较大和较小的风暴。
  2、太阳系迄今最大风暴。像所有存在大气层的行星,土星具有其独特气候,包括较大和较小的风暴。虽然卡西尼任务能够发现土星的一些奇特现象,例如:持续较长时间的极地六边形风暴和南半球“龙风暴”。最壮观的风暴出现在2011年,土星北半球出现的超级风暴环绕整个行星,持续了大约200多天。近距离拍摄显示,该风暴在土星表面以时速100公里的速度快速移动。
  虽然这一等级风暴每20-30年出现一次,最大、持续时间最长的风暴出现在1876年。今年4月,我们发现这些风暴被土星大气层低层水蒸汽所抑制,不仅是氢和氦,还有甲烷。潮湿水蒸汽在土星外逸层形成与土星内部相隔离的绝缘层。最终,土星外逸层温度降低导致其下沉,从而使内部潮湿层和风暴再次出现。预计下一次土星重大风暴将出现在本世纪30年代,它将最终告诉我们土星包含多少水资源。
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土星环存在一些小型卫星,以及涟漪和“浮雕”结构。
  3、土星环固有的涟漪和“浮雕”结构。土星在许多方面是令科学家关注的,在我们已知的所有行星中,土星是密度最低的行星,也是唯一具有明显可见环状结构的行星。它是由类似冰和灰尘的物质构成,环状结构并非固体,而是彼此穿越的粒子构成,它暂时粘聚在一起,被潮汐引力撕裂。雪球和微行星合并在一起,仅被土星和它附近行星产生的潮汐引力分离。
  这个环状系统自身厚度仅10-1000米,可能和土星一样古老。当从侧立角度观察土星环,由于土星环和太阳之间的角度,冰晶中的微小瑕疵在土星环上投入较长的阴影。
  土星主环在赤道上空延伸7000-80000公里,大于土星半径。其99.9%成分是水冰,土星环存在数千个微小的间隙。目前土星环比远古时期更厚,变化性更强。曾经的岩石物质合并在卫星中,但是这个水环存在时间和太阳系一样久远。
  虽然土星环具有较高反射性,主要是由水冰物质构成,但在光学和射电范围的反射率存在较大差异性,后者允许成像比前者更清晰。
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在土卫八轨道外侧存在一颗卫星──土卫九,它看上去与环绕土星的其它卫星完全不同,土卫九与土星其它卫星的成分并不相同,而且它环绕土星的方向与其它卫星相反。
  4、神秘双色土卫八谜团已揭晓。土卫八是土星系统中发现的第二颗卫星,它可能是最神秘的卫星。这颗卫星不仅存在一个赤道脊和一个较大的轨道倾角,而且它的一半像冰一样反射光线,而另一半的80%处于黑暗之中。是什么原因导致土卫八成为神秘的“双色卫星”呢?不是它轨道的倾斜度所导致的,事实上它是距离土星最远的大型卫星,还有另外一颗独特卫星距离土星更遥远。
  在土卫八轨道外侧存在一颗卫星──土卫九,它看上去与环绕土星的其它卫星完全不同,土卫九与土星其它卫星的成分并不相同,而且它环绕土星的方向与其它卫星相反。土卫九是顺时针环绕土星运行,这怎么可能呢?这是因为土卫九可能并非源自土星,而是被柯伊伯带捕获的一颗天体。此外,土卫九在太阳系中拥有最大、最奇特的环状结构。
  只有在2004年使用斯皮策红外太空望远镜观测时,才呈现土卫九环是一种源自土卫九的分散残骸环,并且颜色非常黑。它的密度也非常惊人:每立方千米大约有7个灰尘大小的颗粒。当然,由于这些碎片与其它所有卫星都是相反方向,土星最外层卫星可能与其碰撞,将卫星的主侧面暴露在黑暗碎片中。土卫八的轨道位置很容易与土卫九残骸环相撞。
  由于土卫八与土星保持潮汐引力锁定,意味着伴随其穿过轨道,相同的一侧始终朝向土星,土卫八前侧积聚了这种黑色物质,而后侧却没有。这些黑色物质在土卫八一侧积聚,比浅色材料的温度更高,这将导致表面冰直接升华。在气相中,蒸汽拥有大量的动能,虽然不足以逃脱土卫八的引力束缚,但能迁移至光面一侧,在那里保持稳定状态。从而造成了土卫八具有独特的双色结构,卡西尼探测器的光谱分析对于揭晓这一谜团具有重要意义。
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图中是土星、土卫二、土卫八和土卫九。
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水、热量和有机分子都存在于土卫二表面,使这颗星球成为太阳系最有可能适宜生命的地外星球之一。
  5、土卫二地下海洋潜在生命。卡西尼探测器拍摄图像显示,土卫二表面明亮光滑,事实上,它是太阳系内反射率最高的卫星。但是表面光滑会出现裂纹,这些裂纹是冰表面的弱点。土卫二位于土星E环中心右侧,它的存在并非巧合,而是由于土星环所形成的。
  土卫二表面之下的冰物质被压缩和加热,形成了一个液态盐水亚表面海洋。然后这些水脱离土卫二的引力束缚喷射出来,其中多数水物质形成E环。水、热量和有机分子都存在于土卫二表面,使这颗星球成为太阳系最有可能适宜生命的地外星球之一。
  目前土卫二被证实存在水,而来自土星的潮汐引力提供了必要热量。根据太阳系其它天体的观察,土卫二可能也含有生命的原料。以上三种迹象表明,土卫二巨大的地下海洋中可能存在着氨基酸。
  土卫二表面的间歇泉可能成为寻找外星生命存在的理想目标,一艘宇宙飞船穿过间歇泉喷射羽流,能够收集喷射物质样本,很可能找到人类一直希望存在的有机物质。因为土卫二是我们猜测最有可能潜在地外生命形式的星球,毕竟这颗星球存在孕育生命的所有元素,其重要性不容忽视。
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卡西尼探测器拍摄到地球和月球处于土星阴影之中。
  6、“重新认识”地球。当卡西尼探测器在太阳系旅行时,航行者号探测器首次拍摄到著名的“淡蓝色圆点”的图像,这张照片是在土星阴影之下,虽然土星环和大气层都被照亮,但能清晰看到一颗淡蓝色圆点状星球,这就是我们的地球,在淡蓝色圆点右侧是月球。
  经过20年有探索历程,卡西尼探测器获得了许多重大发现,我们认为卡西尼探测器不仅对太阳系土星系统进行了深入勘测,还有助于我们更深入地观察地球。9月15日,卡西尼探测器将最后一次进入土星大气层,也将标志着它将终结探索旅程。卡西尼探测器将见证我们已经走了多远,以及我们是如何实现的,未来我们的探索之旅还很遥远,接下来将需要我们的共同努力。(叶倾城)
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