土星上的生命探测

土星探测的意义

土星的质量和体积仅次于木星,它距地球约12.7亿千米,体积是地球的120多倍,质量是地球的95.2倍,它绚丽多姿的光环令无数人倾倒。

20世纪60年代以前,人们一直认为土星有5道光环顿号10颗卫星,其中土卫六和地球一样也有大气。科学家认为,探测土星及土卫六对于了解和认识太阳系的形成和演变历史具有重要意义。

土星探测器的成果

迄今只有美国宇航局于20世纪70年代先后发射的“先驱者”11号探测器、“旅行者”1号和“旅行者”2号3个探测器飞临土星进行过探测土星的活动。

1979年9月1日,“先驱者”11号经过6年半的太空旅程,成为第一个造访土星的探测器。它在距土星云顶20000千米的上空飞越,对土星进行了10天的探测,发回第一批土星照片。“先驱者”11号不仅发现了两条新的土星光环和土星的第十一颗卫星,而且证实土星的磁场比地球磁场强600倍。9月2日它第二次穿过土星环平面,并利用土星的引力作用拐向土卫六,从而探测了这颗可能孕育有生命的星球。

1980年11月,“旅行者”1号从距土星12000千米的地方飞过,一共发回10000余幅彩色照片。这次探测不仅证实了土卫十、十一、十二的存在,而且又发现了3颗新的小卫星。

当它在距离土卫六不到5000千米的地方飞过时,首次探测分析了这颗土星的最大卫星的大气,发现土卫六的大气中既没有充足的水蒸汽,其表面也没有足够数量的液态水。

1981年8月,“旅行者”2号从距离土星云顶10000千米的高空飞越,传回近20000幅土星照片。探测发现,土星表面寒冷多风,北半球高纬度地带有强大而稳定的风暴,甚至比木星上的风暴更猛。

土星也有一个大红斑,长8000千米,宽6000千米,可能是由于土星大气中上升气流重新落入云层时引起扰动和旋转而形成的。土星光环中不时也有闪电穿过,其威力超过地球上闪电的几万倍乃至几十万倍。

土星环的构成

土星环是由直径为几厘米到几米的粒子和砾石组成,内环的粒子较小,外环的粒子较大,因粒子密度不同使光环呈现不同颜色。每一条环可细分成上千条大大小小的环,即使被认为空无一物的卡西尼缝也存在几条小环,在高分辨率的照片中,可以见到土星环有5条小环相互缠绕在一起。土星环的整体形状类似一个巨大的密纹唱片,从土星的云顶一直延伸到32万千米远的地方。

土星的新卫星

“旅行者”2号发现了土星的13颗新卫星,这样就使土星的卫星增至23颗。它还考察了其中的9颗卫星,发现土卫三表面有一座大的环形山,直径为400千米,底部向上隆起而呈圆顶状,还有一条巨大的裂缝,环绕这颗卫星几乎达3/4周;土卫八的一个半球为暗黑,另一个半球则十分明亮;土卫九的自转周期只有9至10小时,与它的公转周期550天相去甚远;土卫六的实际直径为4828千米,而不是原来认为的5800千米,是太阳系行星中的第二大卫星,它有黑暗寒冷的表面、液氮的海洋和暗红的天空,偶尔洒下几点夹杂着碳氢化合物的氮雨等,这是人类了解生命起源和各种化学反应的理想之处。

“卡西尼”号土星探测器

为了进一步探测土星和揭开土卫六的生命之谜,美国与欧空局联合研制了价值连城的“卡西尼”号土星探测器。

1997年10月15日,随着一声轰天巨响,20世纪规模最大、最复杂的行星探测器“卡西尼”号携带探测器“惠更斯”号从美国肯尼迪航天中心发射成功,从此踏上耗时7年、路程长达35亿千米的土星之旅。

“卡西尼”号飞船上载有12台科学探测仪器,子探测器“惠更斯”号携带有6台科学仪器,它的主要任务是对土星、土星光环及土星的卫星,尤其是其中的土卫六进行空间探测。

经过了将近7年孤独寂寞的长途奔波后,“卡西尼”号终于在2004年7月1日顺利进入土星轨道,成为首个绕土星飞行的人造飞船。此后,“卡西尼”号将对土星的大气、光环及其卫星进行为期4年的科学研究。

“卡西尼”号的功绩

在探测期间,“卡西尼”号探测器不但为我们拍摄了许多土星极其美丽光环的照片,通过飞行中与许多颗土星的卫星擦肩,还向我们展示了土星卫星绝不亚于日本“隼鸟”号探测器曾探测的系川小行星的奇特风貌。关于“卡西尼“土星探测器的探测,最值得一提的便是2005年1月它在土卫六”泰坦“星表面的着陆。

“泰坦”星有很厚的大气层,但通过观测发现它被大气覆盖的表面似乎有河流及湖泊存在。

由于“泰坦”星的表面温度为零下180摄氏度,因此在这颗卫星上肯定不会存在液态水。

如果在这样的温度环境下存在液体的话,则应该是甲烷或乙烷。难道在“泰坦”星上会有甲烷或乙烷降雨并形成河流及湖泊吗?虽然这个谜团尚未解开,但可以确定的是“泰坦”星和地球的环境完全不同。

2004年11月,“惠更斯”号着陆器脱离“卡西尼”号探测器飞向土卫六,穿过其云层,在土卫六上软着陆,然后将探测到的数据通过环土星飞行的卡西尼号轨道器传回地球。

“卡西尼”号进入土星轨道后的任务是:环绕土星飞行74圈,就地考察土星大气、大气环流动态,并多次飞临土星的多颗卫星,其中飞掠土卫六近旁45次,用雷达透过其云气层绘制土卫六表面结构图,预计可发回近距离探测土星、土星环和土卫家族的图像50万幅。

“惠更斯”号将成为第一个在一颗大行星的卫星上着陆的探测器。它将在2.5小时的降落过程中,用所带仪器分析土卫六的大气成分,测量风速和探测大气层内的悬浮粒子,并在着陆后维持工作状态1小时,揭示土卫六上是否有水冰冻结的海洋和是否存在某种形态的生命,它所收集到的数据和拍摄的图像通过卡西尼号探测器传回地球。总之,土星及其卫星是否有生命的痕迹,还需要经过科学探测后,用获得的第一手证据说话。