他们终将坠落于土星,科学美图

金沙js77999送彩金 15

金沙js77999送彩金 1卡西尼号最后一次近距离飞掠土卫六。图片来源:NASA

根据NASA的直播画面显示:在北京时间2017年9月15日下午7点55分46秒(GMT+8),行星探测器卡西尼-惠更斯号(Cassini-Huygens)最后的信号消失了。人类迄今为止发射的规模最大、复杂程度最高的行星探测器——卡西尼-惠更斯号土星探测器结束了20年的征程后,在土星的怀抱中消殒。

1997年10月15日,泰坦4号运载火箭载着卡西尼-惠更斯号从卡纳维拉尔角发射。

金沙js77999送彩金 2“卡西尼”探测器已经绕着土星飞了10年,NASA的科学家选出了它取得的10大科学成就。图片来源:NASA/JPL

美国国家航空航天局的卡西尼号探测器,已经完成了最后一次与土卫六泰坦的近距离约会,即将迎来它环绕土星最后22圈的任务最终章。

本周一(11日),卡西尼号与土卫六最接近时,拍下了一张被该任务工程师称为“再见之吻”的近照。

这是卡西尼和惠更斯任务的起点。那时我才两岁。

6月30日,美国航空航天局(NASA)的“卡西尼”(Cassini)探测器迎来了进入土星系统10周年的纪念日。

北京时间4月22日14时08分,卡西尼号探测器对土卫六进行了第127次,也是最后一次的近距离飞掠,从距离这颗卫星表面仅有979千米的高度经过。

然后它经过了6年8个月、35亿千米的漫长太空旅行之后,于北京时间2004年7月1日12时12分按计划顺利进入环绕土星转动的轨道,开始对土星大气、光环和卫星进行历时4年的科学考察。

10年前,也就是2004年的6月30日,卡西尼抵达了这颗带有美丽光环的行星,开始环绕它运转,就此展开了原定为期4年的土星探测任务。2008年以来,NASA已经3次批准任务延期,使得科学家获得了一个前所未有的良机——在长达10年,也就是土星环绕太阳大约1/3圈的时间里,细致地观察土星及其扈从正在缓慢经历着的季节变化。

飞掠之后,卡西尼号传回了它拍摄的图片和其他数据。卡西尼号上的雷达对分布在土卫六北极地区的碳氢化合物海洋和湖泊拍摄了最后一组新的雷达影像,本周科学家将对这些影像进行分析研究。这些雷达影像覆盖的地区,此前被卡西尼号上的相机拍摄过,但没有被雷达扫描过。雷达研究团队还计划使用这些新数据来第一次(也是最后一次)探测土卫六上一些小湖泊的深度和化学构成,并寻找进一步的证据来研究被科学家称为“魔幻岛”的那种不断变化的地形特征(详见他们终将坠落于土星,科学美图。《土卫六泰坦惊现“魔幻岛”》)。

“再见之吻”

我从小学开始升到初中,央视开始报道卡西尼号观测进展。

这艘无畏的无人探测器,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。

NASA喷气推进实验室的卡西尼号项目科学家琳达·施皮尔克(Linda
Spilker)说,“卡西尼号对土卫六的近距离探测现在已经成为过去,但探测器已经采集的大量数据将给科学家未来几十年的研究提供素材。”

卡西尼拍摄了最后一张土星环照片。

NASA预计“卡西尼号”将于2017年9月16日凌晨1点坠落土星。

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

金沙js77999送彩金 3“惠更斯”着陆后发回的土卫六地表的图像。图片来源:NASA/JPL

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。

金沙js77999送彩金 4卡西尼号最后一次靠近土卫六时拍摄的图片,未经任何处理。图片来源:NASA/JPL-Caltech/Space
Science Institute

而在上个月的时候,它刚进行最后一次的近距离飞掠土卫六,从距离土表面仅有979千米的高度经过。

2、发现土卫二恩克拉多斯(Enceladus)上活跃的冰喷泉

金沙js77999送彩金 5“卡西尼”在土卫二的背阴面拍摄的照片,可以看到这颗卫星正在向外(左下方)喷出物质。图片来源:NASA/JPL

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。

开启壮丽最终章

对土卫六的这次近距离飞掠,也将卡西尼号探测器送上了富有戏剧性的最后一幕,称为壮丽最终章。随着探测器从土卫六身旁经过,这颗卫星的引力弯折了卡西尼号的运行路线,轻微改变了探测器环绕土星的轨道,让它不再从土星光环的外侧擦过,而是将从土星和光环之间穿越22次,从4月26日开始。卡西尼号探测器将在9月15日跃入土星大气层,以这种能够带来丰富科研成果的方式,终结整个探测任务。

“此次飞掠土卫六之后,我们就算是投身到了壮丽最终章。”喷气推进实验室的卡西尼项目经理厄尔·梅泽(Earl
Maize)说,“探测器现在已经进入了一条弹道轨迹,无论如何,就算未来不再使用推进器对运行轨迹进行细微的调整,我们也仍然会在9月15日进入土星大气层。”

金沙js77999送彩金 6经过这次对土卫六的飞掠,卡西尼号实际上已经踏上了最后22圈环绕土星的轨道。图片来源:NASA
Jet Propulsion Laboratory

在这次近距离飞掠土卫六的过程中,卡西尼号相对于土星的运行速度得到了大幅度提升,时速差不多提高了3098千米(确切来说,每秒的运行速度加快了860.5米)。

飞掠土卫六后,卡西尼号继续向前滑行,在北京时间4月23日11:46抵达了它目前环绕土星轨道的最远点。这一点称为远质心点,是卡西尼号环绕土星新一圈的开端。从技术角度来说,卡西尼号的壮丽最终章就从这一刻开始,但考虑到最终章真正让人兴奋的事件是4月26日卡西尼号从土星和光环之间首次穿越,任务团队将把后者当成壮丽最终章的正式起点来加以庆祝。

金沙js77999送彩金 74月26日,卡西尼号将首次从土星本体和土星光环之间穿过。图片来源:NASA/JPL-Caltech

探测器首次穿越土星和光环之间,将发生在北京时间4月26日17时。在穿越期间,卡西尼号将与地球失去联系大约1天时间,因为它将抓住前所未有靠近土星的机会进行科学观测。卡西尼号计划最早在北京时间4月27日15:05与地球重新取得无线电联络。一旦无线电通信建立成功,图片和其他数据很快就将开始传回地球。

卡西尼任务的壮丽最终章将带给我们怎样的视觉盛宴?我们拭目以待!(编辑:Steed)

周四,卡西尼拍摄了最后的土星图像,并将其所有数据传输到录像机上,随后它按计划从设定好的轨道朝土星大气层飞去。

这是卡西尼号最后一次经过土卫六,此后,它再也不会出现在这里。

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

金沙js77999送彩金 8土星A环的外侧,可以看到一些因为扰动而形成的细微结构。图片来源:NASA/JPL

“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)。

执行卡西尼项目的团队表示,他们对卡西尼在最后任务中所做的开创性贡献感到兴奋:“现在(卡西尼)探测器不再飞行,对于卡西尼团队来说,事情永远都不会一样了。但是,我们知道,每次在夜空中看着土星,卡西尼的一部分也会在那里,这让人感到很安慰。”

在夜深人静的时候仰望天空,虽然这里的灯光明亮,让夜空阴沉昏暗。但我知道,在肉眼看不到的地方,此时正有一架探测器,正在飞掠土星的卫星,然后义无反顾的坠落到土星的怀抱,消失在黄色的浓雾中。

4、土卫六泰坦类似于地球,有降雨,有河流,还有湖泊和海洋

金沙js77999送彩金 9土卫六北极附近存在3个巨大的湖泊。图片来源:NASA/JPL

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》)。

对于执行卡西尼号项目的团队而言,这项任务已经结束。他们对失去探测器虽然感到苦涩和伤心,但也对卡西尼在最后任务中所做的开创性贡献感到兴奋。

若是卡西尼号可以载人,他已经年长了二十岁了。

5、研究了2010-2011年间土星北半球的巨型风暴

金沙js77999送彩金 102011年“卡西尼”拍摄的土星,北半球出现了一个巨大的风暴。图片来源:NASA/JPL

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。

事实上,这个航天器由绕行土星(Saturn)的卡西尼号和登陆土卫六(即泰坦)的惠更斯号组成。

但对于卡西尼号来说,留下刻度的,不是时间,而是它的走过的轨迹。

6、射电波模式显示,土星的自转不像先前认为的那样简单

金沙js77999送彩金 11土星发出的射电波,被称为土星千米波辐射,揭示出了土星南北半球不同的自转速度。图片来源:NASA/JPL

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。

这二十年来,我甚至没有出过广东,没有出去看过。

7、首次拍摄到土星光环中的垂直结构

金沙js77999送彩金 12“卡西尼”抓住了15年一遇的机会,拍摄到了土星光环里的垂直结构投出的长长阴影。图片来源:NASA/JPL

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。

航天器于1997年10月15日发射升空,在2004年7月1日进入环绕土星的轨道。在此期间,它曾飞行7年,跨越1275000000千米。

而卡西尼号,已经在这浩瀚的星空,走过了35亿千米,来到土星,耗尽自己的能源,把观测的信息传回地球。这些信息为将来60年饿研究提供了宝贵资料。

8、研究土卫六上生命起源前的化学过程

金沙js77999送彩金 13雷达图像显示了土卫六北极地区的湖泊,生命起源前复杂的化学过程可能正在那里发生。图片来源:NASA/JPL

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。

在2004年12月25日,惠更斯号与卡西尼号分离,前者在2005年1月14日降落在泰坦。它将卡西尼号作为中继,成功地将观测资料传送回地球。这是有史以来探测器第一次在外太阳系天体上着陆。

而它拍摄的照片,都会时常出现在我梦里。

9、土卫八伊阿珀托斯(Iapetus)的阴阳脸之迷被破解

金沙js77999送彩金 14土卫八有一张“阴阳脸”,半边雪白,另外半边却似乎一片漆黑。图片来源:NASA/JPL

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。

所以当你和我谈论偶像时,我都会拉着你到旷野上仰望星空,我会告诉你,在距离我们35亿千米的星空里,有一个叫卡西尼号的探测器。它用尽一生,在广袤的宇宙中,孤独的航行了20年,只是为了给我们看看外面的世界。

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

金沙js77999送彩金 15金沙js77999送彩金,土星北极的六边形高速气流区域。图片来源:NASA/JPL

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。(编辑:Steed)

“卡西尼”号探测器陆续发现了土卫六上的湖泊、风暴,土卫四含氧大气层与火山活动、土卫二的巨型冰喷泉,为科学家拍摄了453000张图片、执行了250万次命令,并搜集了635GB的海量素材。

他是先驱者,他终将坠落于土星。

而“惠更斯”着陆器也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、有湖泊海洋,许多复杂的碳氢化合物都存在于土卫六的大气之中。有科学家推论,土卫二、六很可能具有滋养生命的条件。科学家们之所以选择让卡西尼号以“自杀”方式结束旅程,也主要是希望避免其残骸落入土卫二和土卫六。

他也是我的偶像。

“你们的偶像,都是明星。

2017年8月17日卡西尼号发回的土卫四近距离照。

而我的偶像,是一颗卫星。”

科学巨匠卡西尼、惠更斯

事实上,卡西尼-惠更斯号(Cassini-Huygens)是美国航空太空总署(NASA)、欧洲太空总署(ESA)和意大利太空总署合作的计划。这两个航天器的名称来自曾大大增进人类对土星认知的两位科学巨匠——法籍意大利天文学家卡西尼和荷兰天文学家惠更斯。

生于1625年的乔凡尼·多梅尼科·卡西尼( Giovanni 
Cassini)是一名法籍意大利天文学家。他在1668年出版了当时最精确的星历表,并于第二年被法王路易十四热情地邀去担任巴黎天文台台长。

1673年,卡西尼加入了法国国籍,并改了一个地道的法国名雅克·卡西尼。其众多观测极大地推动了天文学的发展:他发现了土星的四颗卫星、土星环中的裂缝(“卡西尼环缝”)、绘制了细致的月面图、较为精确地估量了太阳系的尺寸,还计算出了火星到地球的距离。卡西尼祖孙四代一直连续担任着巴黎天文台的台长,此家族最终在法国大革命中没落。

杰出的物理学家、天文学家、数学家惠更斯于1629年出生在荷兰海牙一个富有的家庭,许多知名科学家都是他家座上宾。1655年,在前辈伽利略作古13年后,26岁的惠更斯用自制望远镜发现了曾被伽利略误当作“土星耳朵”的土星环。

同年,惠更斯又发现了土卫六(这正是航天器惠更斯号所停留之处),并以在天文领域的大量发现名扬欧洲。事实上,土卫六“泰坦”是土星最大的卫星,位列太阳系最有可能孕育生命的星体榜单前列。不仅如此,土卫六拥有原理与地球水循环相似的所谓“甲烷循环”。

与卡西尼一样,惠更斯同样在巴黎天文台工作过,此处见证他走向辉煌的人生。不过枫丹白露敕令导致法国失去大量外国人才,留恋巴黎研究环境的惠更斯终生未能再返回法国。

工作到最后一刻的卡西尼号

探测器拍摄的土星北极区域。

为避免燃料用尽后撞向可能有生命的土卫二,卡西尼号将在燃料将近时驶向没有生命存在迹象的土星,执行最后的自毁任务。不过它仍会工作到最后一刻:前往土星期间,它将首次采集土星大气以及土星环成分样品,以供研究者们探索土星环年龄、起源。

至此,惠更斯号永远地沉睡在由惠更斯发现的土卫六上,而卡西尼号也按计划坠入土星大气层、与土星融为一体。这场历经20年的“慢性自杀行动”就此划上句号。

相关文章

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注