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最遙遠(yuǎn)的登陸:今天是人類探測(cè)器著陸土衛(wèi)六12周年

2017/1/14 11:28:38 來(lái)源:新浪科技 作者:晨風(fēng) 責(zé)編:克里

北京時(shí)間1月14日消息,據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,今天是一個(gè)值得紀(jì)念的日子。12年前的今天,人類進(jìn)行了歷史上最為遙遠(yuǎn)的登陸行動(dòng)——將一顆探測(cè)器在太陽(yáng)系第二大衛(wèi)星:土衛(wèi)六(Titan)的表面著陸了。來(lái)自地球的探險(xiǎn)者們,將一顆小小的探測(cè)器送往一個(gè)謎一般的星球,它打開降落傘,朝著未知的命運(yùn)下落。整個(gè)降落過程持續(xù)超過兩個(gè)小時(shí),最后著陸在一片平坦的河灘上,周圍都是水冰固結(jié)的堅(jiān)硬“石塊”。

這就是歐洲空間局的“惠更斯”號(hào)著陸器,它的成功標(biāo)志著人類首次登陸外太陽(yáng)系冰衛(wèi)星表面的行動(dòng)宣告成功。事實(shí)上,惠更斯號(hào)著陸器不僅成功地登上了土衛(wèi)六,它在著陸之后還繼續(xù)向地球傳送探測(cè)數(shù)據(jù)超過1小時(shí)以上,直到其攜帶的電池完全耗盡。

在那場(chǎng)英雄的壯舉過后,全世界的科學(xué)家們一直埋頭于惠更斯著陸器和它的母船——美國(guó)宇航局所屬的“卡西尼”號(hào)土星探測(cè)器發(fā)回的海量數(shù)據(jù)分析和處理工作中。直到今天,卡西尼號(hào)探測(cè)器仍然還在土星軌道忠實(shí)地工作著,預(yù)計(jì)它將在今年的9月份結(jié)束自己的使命,一頭沖入土星的大氣層焚毀,永遠(yuǎn)地留在它畢生工作的地方。

惠更斯著陸器的主要科學(xué)發(fā)現(xiàn)

惠更斯探測(cè)器帶來(lái)的信息開拓了我們的眼界,大大加深了我們對(duì)于這顆“太陽(yáng)系中第二地球”的認(rèn)識(shí)。其主要科學(xué)發(fā)現(xiàn)包括:

湖泊和海洋

土衛(wèi)六是一個(gè)擁有湖泊和海洋的星球,其主要成分是液態(tài)的甲烷和乙烷??茖W(xué)家們相信這顆星球上存在以碳?xì)浠衔餅橹黧w的“水循環(huán)”系統(tǒng)——蒸發(fā)、云霧、“降水”、徑流等等。土衛(wèi)六是太陽(yáng)系中唯一一個(gè)被證實(shí)存在類似地球那樣的表面液體循環(huán)的星球。

▲麗姬亞海(Ligeia Mare)是土衛(wèi)六表面的第二大海洋,測(cè)量顯示其平均“水深”大約是170米左右。這是科學(xué)家首次測(cè)定一個(gè)地球之外海洋的深度

活躍的氣象和地表過程

液體甲烷會(huì)落向土衛(wèi)六表面。就像地球上云層的降水,土衛(wèi)六上同樣存在云層和“降水”。惠更斯探測(cè)器的數(shù)據(jù)顯示,在土衛(wèi)六對(duì)流層內(nèi)存在甲烷云層,高度大約距離地面8~30公里。土衛(wèi)六上的“水循環(huán)”在其地表留下了清晰的痕跡。

有機(jī)物沙漠

在地球上,類似北非的撒哈拉地區(qū)都存在一望無(wú)際的巨大沙漠,在土衛(wèi)六的赤道附近地區(qū),科學(xué)家們也觀測(cè)到類似的現(xiàn)象。但有所不同的是,科學(xué)家們相信土衛(wèi)六上的這些沙漠,其沙子的成分并非地球上沙粒那樣是由硅酸鹽構(gòu)成的,而是水冰顆粒外面包裹一層碳?xì)浠衔锿鈿さ某煞帧D像顯示土衛(wèi)六上的“沙丘”極其巨大,平均寬度可以超過1~2公里,長(zhǎng)度數(shù)百公里,高度超過100米。

▲卡西尼的雷達(dá)圖像上可以清晰分辨土衛(wèi)六地表的大量沙丘

首次測(cè)定一個(gè)地球之外海洋的深度

麗姬亞海(Ligeia Mare)是土衛(wèi)六表面的第二大海洋,測(cè)量顯示其平均“水深”大約是170米左右。這是科學(xué)家首次測(cè)定一個(gè)地球之外海洋的深度。之所以可以做到,部分是因?yàn)檫@里的甲烷液體整體比較干凈,從而讓雷達(dá)波得以較為順暢地透過。

河道和水冰卵石

惠更斯探測(cè)器在打開降落傘下降期間拍攝的大量圖像顯示土衛(wèi)六表面存在河道和沖刷平原。探測(cè)器上的相機(jī)觀測(cè)到在一些高原上存在有黑色的河道沖刷切割形成的峽谷地形,構(gòu)成與地球上類似的“河流水系”。在惠更斯著陸的河灘地區(qū)也觀測(cè)到大量渾圓的鵝卵石,但科學(xué)家們認(rèn)為其成分可能是水冰。研究人員認(rèn)為這些水冰卵石可能是河流從上游的水冰巖層中侵蝕沖刷下來(lái)的。

濃厚的大氣霧霾

土衛(wèi)六擁有濃厚的大氣層,其中廣泛分布一層層的光化學(xué)煙霧,形成巨大的霧霾層。在2006年至2010年間,在土衛(wèi)六上空大約380~500公里高空中出現(xiàn)了一次大范圍霧霾沉降過程。這種霧霾顆粒物高度的變化顯示土衛(wèi)六上存在季節(jié)性的氣候變化。

▲惠更斯著陸器打開降落傘在土衛(wèi)六大氣層中下降的示意圖

▲惠更斯號(hào)著陸點(diǎn)的圖像,可以看到大量鵝卵石形狀的石塊,這里是一處河灘

▲這張地圖展示的是2005年1月14日惠更斯探測(cè)器降落到土衛(wèi)六表面的大致位置。各種顏色的線段圈出的是惠更斯探測(cè)器下降過程中能夠觀測(cè)到的區(qū)域范圍,隨著高度下降,其觀測(cè)范圍越來(lái)越小,最后的黃點(diǎn)是它的著陸位置

豐富的大氣化學(xué)成分,包括丙烯

惠更斯著陸器首次對(duì)土衛(wèi)六的低層大氣進(jìn)行了探測(cè)。傳回的數(shù)據(jù)包括了土衛(wèi)六大氣的成分、同位素構(gòu)成情況和稀有氣體含量和有機(jī)物成分等等?;莞固綔y(cè)器同時(shí)還直接測(cè)量了空氣中的氣溶膠濃度和成分并確認(rèn)碳和氮是其主要成分??ㄎ髂犸w船還探測(cè)到了丙烯成分,這是地球上家用塑料的主要成分。這是首次在地球之外探測(cè)到塑料的成分。

大氣中的氬-40同位素

惠更斯探測(cè)器在土衛(wèi)六大氣中探測(cè)到氬-40成分,這一結(jié)果顯示土衛(wèi)六的內(nèi)部依舊是活躍的。這對(duì)于一顆衛(wèi)星來(lái)說(shuō)是不同尋常的,這也是土衛(wèi)六地表下可能存在液態(tài)水體的首個(gè)直接證據(jù)。由于氬-40較重,其分布主要集中在大氣層的底部,因此惠更斯降落到土衛(wèi)六表面對(duì)于取得這一探測(cè)成果至關(guān)重要。

液態(tài)水的地下海洋

卡西尼探測(cè)器開展的多次重力場(chǎng)測(cè)量結(jié)果顯示土衛(wèi)六可能存在一個(gè)巨大的液態(tài)水和氨水組成的地下海洋?;莞固綔y(cè)器還在其下降過程中探測(cè)到無(wú)線電信號(hào),強(qiáng)烈表明土衛(wèi)六的地表下方55~80公里深度上存在一個(gè)地下海洋。如果能夠得到證實(shí),這將是太陽(yáng)系中又一個(gè)可能存在地下海洋,因而可能擁有生命宜居環(huán)境的地外星球。

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