卡西尼號的偉大發(fā)現
卡西尼號太空船在土星系統(tǒng)中花費了十多年的時間，這是它的使命?？ㄎ髂崽柦沂玖擞嘘P冰冷衛(wèi)星潛在可居住性的新信息; 它發(fā)現了看起來像流行文化符號的特征; 它瞥見了土衛(wèi)六的大氣層，部分是通過成功地將探測器降落在橙色月球的表面上。在多年的觀察中，很難挑出卡西尼號在土星上的最佳發(fā)現（并且探測器在2000年還有令人驚嘆的木星飛越），但我們已經盡了最大努力并挑出了卡西尼揭示的關于土星的15件值得注意的事情。您可以在幻燈片中看到更多詳細信息。
看似冰冷的衛(wèi)星看起來比以往更適合居住
卡西尼號是第一個在土星附近度過一段時間的任務。（在“卡西尼號”到來之前，旅行者探測器和先鋒11號探測器都已經制作了短暫的土星飛行物。）這樣，卡西尼號在土星的衛(wèi)星中發(fā)現了新的復雜程度。探測器發(fā)現了一些衛(wèi)星，斑點間歇泉和其他地質活動的液態(tài)水的地下海洋的證據，甚至還發(fā)現了益生元化學的跡象（更多關于倒計時的情況）。根據卡西尼的研究結果，科學家認為土星系統(tǒng)是多個衛(wèi)星的家園，這些衛(wèi)星可以適合生活?？ㄎ髂峤沂镜目茖W也將幫助科學家尋找其他太陽系的生命， 行星繞其他恒星運轉。
登陸泰坦（并從軌道研究月球的益生元化學）
2005年1月14日， 惠更斯登陸器一直到達泰坦表面，這在很多方面對科學家來說是令人興奮的。首先，研究人員當時對泰坦的表面幾乎一無所知; 來自旅行者號航天器的土衛(wèi)六的照片顯示出模糊的橙色陰霾籠罩著下面的任何東西?；莞乖陉庼仓拢l(fā)現了一個月球表面堅固，點綴著由碳氫化合物（主要是甲烷和乙烷）制成的湖泊，海洋和河流。惠更斯還向科學家們提供了有關泰坦環(huán)境的大量信息，從高層大氣中的風到表面上由奇怪材料形成的沙丘?；莞乖谥懞髷敌r內死亡（它的設計只能持續(xù)一小段時間），但是卡西尼對泰坦的觀察繼續(xù)與許多近距離飛行。也許它最大的發(fā)現就是在土衛(wèi)六上找到益生元化學的證據 - 這意味著化學在理論上可以產生生命。在許多其他發(fā)現中，卡西尼追蹤了土衛(wèi)六的碳氫化合物湖泊和海洋的季節(jié)性變化，并觀察了其中一個湖泊中神秘“島嶼”的出現和消失，科學家現在認為這些島嶼可能是氣泡流。
Enceladus的噴氣機和海洋
通過土星衛(wèi)星土衛(wèi)二的冰面裂縫涌入太空的液態(tài)水是卡西尼號生產任務的另一個亮點。該航天器至少發(fā)現了101個間歇泉爆發(fā)的地點。這些噴發(fā)點往往位于冰冷月球表面的“虎紋”（裂縫）中。該航天器為科學家提供了強有力的證據，表明土衛(wèi)二在一個19至25英里（30至40公里）厚的冰殼下面擁有一個世界范圍內的液態(tài)水海洋，這很可能是羽流中液體的來源。就在幾個月前，卡西尼發(fā)現了在這些羽狀物中有氫氣，暗示海洋中可能有熱液噴口，為生命聚集創(chuàng)造一個溫暖，友好的地方，類似于地球海洋中的海底通風口。土衛(wèi)二的許多飛行產生了其他非凡的發(fā)現。值得注意的是包括南極周圍板塊構造的證據（因為地形不斷變化）。
看著土星的戒指進化
雖然土星的環(huán)在小望遠鏡中看起來是靜止的，但近距離它們是不斷變化的粒子和小巖石的海洋。F環(huán)（最外圈之一）特別快速變化 - 1980年和1981年Voyager探測器在F環(huán)中觀察到的特征在卡西尼于2004年開始研究該系統(tǒng)時已經消失 .F環(huán)是其中之一有人觀察到活躍的戒指 卡西尼號觀察到了土星環(huán)中來自流星體或小體的碰撞的證據，這些物體起源于土星系統(tǒng)的某個地方。2013年發(fā)表在“科學”雜志上的這些碰撞研究表明，盡管在太陽系中相距很遠，地球和土星都具有相同的流星體撞擊率。2013年發(fā)布的一系列令人驚嘆的照片顯示了這些小型機體撞擊環(huán)的漣漪效應?？茖W家們甚至可以制作模型來顯示流星體撞擊發(fā)生的時間，包括研究人員追溯到一代人的一個12,000英里（19,000公里）的波紋，直到1983 年。2017年4月，卡西尼開始了一系列演習，允許它放大土星和行星最里面的環(huán)之間，讓探測器仔細觀察一些環(huán)的垂直結構和螺旋槳（環(huán)中的干擾）。雖然科學仍然從這些觀察中涌現出來，但數據肯定會產生有關環(huán)如何隨時間變化的信息。
六角風暴
科學家著迷于我們太陽系巨行星的風暴和特征的變化。例如，木星的大紅斑可能已存在至少400年。但這場風暴幾十年來一直在萎縮，沒有人知道為什么。在1989年的旅行者2號飛行之后，海王星還有風暴流行和不存在。在土星，卡西尼在行星的北極探測到一個六角形的急流（更好地稱為“六邊形”），旋渦旋轉在它的中心。有關風暴的證據首先出現在旅行者調查在1980年和1981年收集的數據中，但卡西尼的觀察證實了它的存在。探測器還看到兩個巨大的風暴，類似颶風?？ㄎ髂崽綔y了北極渦的成分，并研究了與之相關的風。根據卡西尼號觀測結果，科學家們認為土星云頂可能存在六邊形模式，因為在不太遠的風的支撐下，該區(qū)域有一條淺射流。
弄清楚為什么Iapetus看起來如此奇怪
Iapetus的雙色外觀讓科學家們長時間困惑不已。月亮的一邊是黑暗的，另一邊是光的; 這種假彩色圖像顯示了對比度。在Iapetus上似乎沒有“灰色” - 意味著沒有明暗物質的混合物。到2007年，對月球的早期觀測表明，差異是由于陽光和灰塵。這一理論在2009年進一步發(fā)展，當時科學家們發(fā)現了附近的月球菲比的一圈物質。簡而言之，該理論認為土衛(wèi)八穿過菲比的碎片環(huán)（F環(huán)），并且由于它被整齊地鎖定，一側總是面對進入的碎片并被覆蓋。這些黑色顆粒比Iapetus更亮的默認表面吸收更多的陽光。當陽光照射到黑暗區(qū)域時，它會融化冰層。然后來自熔化區(qū)域的水蒸氣到達最近的冷區(qū)域，在較亮的點上凍結并放大它們的亮度。
發(fā)現多個衛(wèi)星
根據美國國家航空航天局（NASA ）的說法，除了土星的冰雪巖石外，這顆行星還擁有53顆已知的衛(wèi)星和8顆臨時（未經證實）的衛(wèi)星。令人興奮的事情是，當任務于1997年開始時，科學家們只知道土星周圍有18個衛(wèi)星。即使在卡西尼號航行途中，地球望遠鏡也發(fā)現了13架。自任務開始以來，基于地球的觀測以及來自卡西尼號的觀測已經幫助發(fā)現了更多的衛(wèi)星。在2004年7月抵達后不久，太空船發(fā)現了Methone和Pallene的微衛(wèi)星，隨后發(fā)現了Polydeuces，Daphnis和Aegaeon等衛(wèi)星。
更多地了解土星的旋轉速度
感謝卡西尼號，科學家對土星有很多了解，但地球上的一個基本特征仍然無法實現 - 那里的一天有多長？在像地球這樣的巖石行星上，可以通過觀察其表面上的一個點來測量行星旋轉的速度。但是對于像土星一樣的天然氣行星，一天是由行星核心的旋轉決定的，這可能并不總是與圍繞核心的云和氣體的運動一致。目前的估計表明土星的日子大約是10.2小時。在木星，科學家們已經探測到了由行星旋轉核心自然產生的無線電波。研究人員可以利用這些波來計算出這個星球的日子。 - 北半球和南半球的情況有所不同。更奇怪的是，無線電波模式隨季節(jié)變化 - 很難弄清楚土星內部發(fā)生了什么。
Tethys和Mimas的“吃豆人”
似乎科學家喜歡用流行文化讓土星的衛(wèi)星在公眾眼中活躍起來。也許最值得注意的例子是他們給Mimas的綽號：他們稱之為死星，因為它的巨大隕石坑Herschel給它帶來了臭名昭著的“星球大戰(zhàn)”武器的外觀。在這個趨勢的另一個突出例子中，事實證明，Mimas和Tethys都具有看起來像另一個20世紀80年代流行文化視頻游戲的特征：“吃豆人”。Pac-Man的V形口徑，從一個無特征的圓形頭部切出，顯示在兩個衛(wèi)星上檢測到的熱量特征。兩顆衛(wèi)星都被鎖定，這意味著一側總是面向土星?？茖W家推測這種形狀的發(fā)生是因為高速電子撞擊每個月球表面的前端，將柔軟的地形轉變?yōu)閳杂驳谋鶋K，這種冰塊在夜間更不愿意冷卻 - 或者在白天變熱。據美國宇航局稱，“更加蓬松”的地形。在紅外圖像中看到的較冷區(qū)域是硬包裝的冰; 其余的地形在白天變暖，以創(chuàng)造吃豆人的輪廓。
尋找塑料成分
2013年，科學家在泰坦的大氣層中發(fā)現了一種稱為聚丙烯的塑料基本成分。在地球上，從汽車保險杠到塑料容器，無處不在。它本質上可以有機地出現，但是人類通常從諸如煉油之類的來源人工地生產它。聚丙烯是烴，由三個碳原子和六個氫原子組成。旅行者探測器沒有檢測到土衛(wèi)六大氣中的聚丙烯，但它們確實檢測到來自同一化學家族的分子 - 那些含有三個碳原子但分別含有四個氫原子和八個氫原子的分子。研究人員感到困惑的是，這個家庭的中間成員似乎缺席了。“這種測量非常難以實現，因為丙烯的弱特征是相關的化學物質擁擠得更強的信號，”用于觀測的復合紅外光譜儀（CIRS）儀器的戈達德科學家和首席研究員邁克爾弗拉薩爾說。當時的陳述?！斑@一成功增強了我們的信心，我們將發(fā)現更多的化學物質長期隱藏在泰坦的大氣中，”弗拉澤說。我們所知道的生活無法在泰坦寒冷的表面上生存（它對于液態(tài)水來說太冷了），但它是一個迷人的目的地：它看起來類似于像地球這樣的巖石行星，但它具有完全不同的基礎化學。它的湖泊和河流由甲烷和乙烷以及表面上的風吹沙丘組成由碳氫化合物顆粒制成（與地球上的沙粒不同，它們是硅酸鹽）。研究人員有興趣了解泰坦是否有能夠創(chuàng)造我們所知的生活變異的成分。
觀察宇宙粒子加速器
雖然卡西尼號主要是一個行星科學任務，專注于研究土星及其衛(wèi)星，但偶爾航天器也會對其他天文學領域的科學家進行觀測。以超新星為例：那些在恒星生命結束時發(fā)生的巨大爆炸。在2013年發(fā)布的一項研究中，卡西尼檢測到粒子加速到非常高的能量，這類似于超新星中發(fā)生的過程。這些粒子本身不是來自星爆，而是來自強烈的太陽風爆發(fā) - 來自太陽的恒定粒子流。這些粒子猛烈撞擊土星的磁場并產生沖擊波，將粒子加速到那些激烈的速度。超新星在爆炸后會產生類似的沖擊波，但它們很少發(fā)生并且發(fā)生得很快。研究人員經常不得不研究數百萬光年以外的其他星系中的超新星。該研究的作者認為，卡西尼的觀察結果可以為研究人員提供類比，以了解超新星沖擊波。
瑞亞奇怪的環(huán)境
雖然每個月亮都是獨一無二的，但科學家在瑞亞發(fā)現了各種各樣的條件。例如，月球是太陽系中最隕坑的物體之一 - 這很奇怪，因為相似大小的衛(wèi)星（如Dione或Tethys）更加平滑。一種解釋是，由于土星引力引起的內部加熱，其他衛(wèi)星的冰冷表面會融化并變得光滑。另一個原因是，與Dione和Tethys相比，Rhea因距離地球更遠的地方而受到更多影響。科學家們也在尋找等離子體測量的來源，這些測量結果在2008年被宣布為可能的環(huán)。然而，后來在光學波長中的觀察沒有發(fā)現任何環(huán)，加深了神秘感。
使航天器持續(xù)很長時間
雖然卡西尼將永遠銘記在土星的驚人發(fā)現，人類不能忘記它這樣做的唯一原因 - 因為它設法在地球飛行的七年中保持活力，并且它在另外13年中幸存了十年。土星的軌道。卡西尼號的長壽肯定會成為如何設計航天器的案例研究; 任務現在結束的原因不是因為儀器失靈，而是因為航天器沒有燃料。航天器在其任務期間的故障率也很低，只是遇到偶爾的“安全模式”（當探測器發(fā)生故障或其他出錯的情況時會發(fā)生這種情況） - 從此可以快速恢復。
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