Load mobile navigation

卡西尼号终极任务:冲向土星环

   从这张卡西尼号所拍摄的照片中,可以看到土星最著名的土星环,和让科学家伤透脑筋的北极六角型喷流。 PHOTOGRAPH BY NASA/JPL-CALTECH/S

从这张卡西尼号所拍摄的照片中,可以看到土星最著名的土星环,和让科学家伤透脑筋的北极六角型喷流。 PHOTOGRAPH BY NASA/JPL-CALTECH/SPACE SCIENCE INSTITUTE



视频:卡西尼号在任务的最后阶段,会以前所未见的近距离飞近土星环,最后还将进入土星大气层。

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Nadia Drake 编译:胡佳伶):美国太空总署(NASA)的卡西尼号(Cassini)太空船燃料即将耗尽,在任务结束前,它将以一连串前所未见的轨道接近冰质土星环。

卡西尼号任务的终曲已然揭开序幕。卡西尼号在12月4日以极近的距离接近F环,接下来的四个月里,还将多次进入掠环轨道(ring-grazing orbit)。

对这艘和公车差不多大的太空船来说,步调将大不相同。在过去12年的任务期间,卡西尼号持续探索土星系统,获得许多观测成果。但大部分的时间它都离土星有段距离,反而还比较接近土星天空中的62个卫星。

但现在情况不同了。卡西尼号的燃料即将耗尽,在任务的最终阶段,它将奋力一搏,进入接近土星的轨道。接下来的九个月里,卡西尼号将会把观测重点放在土星和土星环上。

告别演出

卡西尼号在11月底飞到土星系统的上方高处,并设定接下来的飞行轨道,在明年4月底之前,将掠过土星F环的边缘廿次。

上周末迈入前几次掠环轨道最精采的阶段:卡西尼号近距离接近土星环,并以电波讯号将观测资料送回地球。最令人期待的就是土星极区的影像,另外卡西尼号也将研究土星的两个小卫星:土卫三忒堤斯(Tethys)和土卫二恩西拉达斯(Enceladus)。

在最外围几个容易见到的的土星环中,宽约500公里的F环非常活跃。科学家经常能在冰粒组成的扁平F环中,看到螺旋(spiral)、扭折(kink)或是节结(knot)的构造。 F环的内侧和外侧分别被两个牧羊犬卫星──土卫十六普罗米修斯(Prometheus)和土卫十七潘朵拉(Pandora)看管着。

「土星环千变万化,我们经常能看到明亮的流光和稀薄的细丝从土星环流出,」美国太空总署喷射推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的卡西尼号计画科学家琳达.施皮尔克(Linda Spilker)这么说,「有时候,土卫十六普罗米修斯会接近F环又再度远离,造成环上的沟纹。」

卡西尼号的掠环轨道,能让科学家看清楚最大的A环外缘。 A环就位在不断变化的F环内侧,相较之下,F环细小多了。许多藏在A环里的小卫星在冰粒中留下螺旋桨状的尾迹,因而泄漏了行踪。

这些小卫星不只让人好奇,还像极了仍在形成中的初生行星。科学家希望能透过这些小卫星,研究太阳系和其他恒星的行星是如何形成的。

科学家也很期待卡西尼号在飞越土星上方时,能仔细观察位在土星北极的奇异六角形云带。虽然科学家已经能在实验室里制造出类似的六角形喷流,但土星上的这个六角形竟然能维持这么长的一段时间,而且我们也未曾在太阳系的其他地方观察到类似的现象,这都令科学家相当困惑。

「我们还是不了解,这个六角形如何维持这个不圆的形状,」施皮尔克这么说,「这在太阳系里独一无二。」

乐章尾声

卡西尼号的掠环轨道会在明年4月结束,接下来的一切更精采刺激了。

科学家要如何结束卡西尼号任务呢?他们决定要让这艘太空船勇踏前人未至之境:不只是土星环而已,而是要进入土星和土星环之间!科学家把最后的任务称为「华丽的终章」,卡西尼号将穿过土星和土星环之间的狭窄空间,绕行土星22圈。

这样的轨道并非安全无虞,卡西尼号一旦撞上土星环的任何一个冰粒,都会是场大灾难。但计画负责人也没那么担心,在一开始冲进土星和土星环之间的空隙时,他们会让卡西尼号利用高增益天线(high-gain antenna)当作防护罩。当然「还是有可能会有土星环的微粒撞击卡西尼号的重要元件,导致停摆。」施皮尔克表示。

如果一切都按照计画进行,这样的轨道能让科学家首度有机会研究土星磁场,和由高压气体组成的内部。或许我们也终于能开始理解:这些巨行星的内部是怎么聚集在一起的?还有更让人兴奋的,卡西尼号或许能解答我们对土星系统最心心念念的问题:土星的「呼拉圈」到底摇了多久?

目前科学家对土星环的起源仍然争执不休。有些科学家认为,土星环和土星是同时形成的;也有些科学家认为土星环较为年轻,可能是偏离轨道的卫星,或是不小心离土星太近的彗星,被土星强大的重力扯碎所形成。

在任务的最后阶段,卡西尼号会俯冲而下,测量土星环的质量,搜集解开谜题的关键线索。

谢幕

2017年9月,卡西尼号将致上最后深深的一鞠躬,冲向土星。在土星大气将卡西尼号燃烧殆尽前的最后一刻,它都还会拼命地将搜集到的资料送回地球。

「卡西尼号宛如好友。到了最后一天,我一定会很舍不得和它道别的,」施皮尔克说。但她接着补充:「当卡西尼号在土星大气蒸发之后,它的原子就会成为土星的一部份,永远留在那儿。我希望在不久的将来,我们还能够重返土星系统,解开卡西尼号带来的谜题。」




上一篇 下一篇