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[科教] 最遥远的登陆:人类探测器着陆土卫六12周年

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发表于 1-14-2017 12:25 AM | 显示全部楼层 |阅读模式

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今天是一个值得纪念的日子。12年前的今天,人类进行了历史上最为遥远的登陆行动----将一颗探测器在太阳系第二大卫星:土卫六的表面着陆了

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丽姬亚海(Ligeia Mare)是土卫六表面的第二大海洋,测量显示其平均“水深”大约是170米左右。这是科学家首次测定一个地球之外海洋的深度

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卡西尼的雷达图像上可以清晰分辨土卫六地表的大量沙丘


北京时间1月14日消息,据国外媒体报道,今天是一个值得纪念的日子。12年前的今天,人类进行了历史上最为遥远的登陆行动----将一颗探测器在太阳系第二大卫星:土卫六的表面着陆了。来自地球的探险者们,将一颗小小的探测器送往一个谜一般的星球,它打开降落伞,朝着未知的命运下落。整个降落过程持续超过两个小时,最后着陆在一片平坦的河滩上,周围都是水冰固结的坚硬“石块”。

这就是欧洲空间局的“惠更斯”号着陆器,它的成功标志着人类首次登陆外太阳系冰卫星表面的行动宣告成功。事实上,惠更斯号着陆器不仅成功地登上了土卫六,它在着陆之后还继续向地球传送探测数据超过1小时以上,直到其携带的电池完全耗尽。

在那场英雄的壮举过后,全世界的科学家们一直埋头于惠更斯着陆器和它的母船----美国宇航局所属的“卡西尼”号土星探测器发回的海量数据分析和处理工作中。直到今天,卡西尼号探测器仍然还在土星轨道忠实地工作着,预计它将在今年的9月份结束自己的使命,一头冲入土星的大气层焚毁,永远地留在它毕生工作的地方。

惠更斯着陆器的主要科学发现惠更斯探测器带来的信息开拓了我们的眼界,大大加深了我们对于这颗“太阳系中第二地球”的认识。其主要科学发现包括:湖泊和海洋土卫六是一个拥有湖泊和海洋的星球,其主要成分是液态的甲烷和乙烷。科学家们相信这颗星球上存在以碳氢化合物为主体的“水循环”系统----蒸发、云雾、“降水”、径流等等。土卫六是太阳系中唯一一个被证实存在类似地球那样的表面液体循环的星球。

活跃的气象和地表过程液体甲烷会落向土卫六表面。就像地球上云层的降水,土卫六上同样存在云层和“降水”。惠更斯探测器的数据显示,在土卫六对流层内存在甲烷云层,高度大约距离地面8~30公里。土卫六上的“水循环”在其地表留下了清晰的痕迹。

有机物沙漠在地球上,类似北非的撒哈拉地区都存在一望无际的巨大沙漠,在土卫六的赤道附近地区,科学家们也观测到类似的现象。但有所不同的是,科学家们相信土卫六上的这些沙漠,其沙子的成分并非地球上沙粒那样是由硅酸盐构成的,而是水冰颗粒外面包裹一层碳氢化合物外壳的成分。图像显示土卫六上的“沙丘”极其巨大,平均宽度可以超过1~2公里,长度数百公里,高度超过100米。

首次测定一个地球之外海洋的深度丽姬亚海(Ligeia Mare)是土卫六表面的第二大海洋,测量显示其平均“水深”大约是170米左右。这是科学家首次测定一个地球之外海洋的深度。之所以可以做到,部分是因为这里的甲烷液体整体比较干净,从而让雷达波得以较为顺畅地透过。


河道和水冰卵石惠更斯探测器在打开降落伞下降期间拍摄的大量图像显示土卫六表面存在河道和冲刷平原。探测器上的相机观测到在一些高原上存在有黑色的河道冲刷切割形成的峡谷地形,构成与地球上类似的“河流水系”。在惠更斯着陆的河滩地区也观测到大量浑圆的鹅卵石,但科学家们认为其成分可能是水冰。研究人员认为这些水冰卵石可能是河流从上游的水冰岩层中侵蚀冲刷下来的。

浓厚的大气雾霾土卫六拥有浓厚的大气层,其中广泛分布一层层的光化学烟雾,形成巨大的雾霾层。在2006年至2010年间,在土卫六上空大约380~500公里高空中出现了一次大范围雾霾沉降过程。这种雾霾颗粒物高度的变化显示土卫六上存在季节性的气候变化。

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惠更斯着陆器打开降落伞在土卫六大气层中下降的示意图

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惠更斯号着陆点的图像,可以看到大量鹅卵石形状的石块,这里是一处河滩


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这张地图展示的是2005年1月14日惠更斯探测器降落到土卫六表面的大致位置。各种颜色的线段圈出的是惠更斯探测器下降过程中能够观测到的区域范围,随着高度下降,其观测范围越来越小,最后的黄点是它的着陆位置丰富的大气化学成分,包括丙烯惠更斯着陆器首次对土卫六的低层大气进行了探测。传回的数据包括了土卫六大气的成分、同位素构成情况和稀有气体含量和有机物成分等等。惠更斯探测器同时还直接测量了空气中的气溶胶浓度和成分并确认碳和氮是其主要成分。卡西尼飞船还探测到了丙烯成分,这是地球上家用塑料的主要成分。这是首次在地球之外探测到塑料的成分。

大气中的氩-40同位素惠更斯探测器在土卫六大气中探测到氩-40成分,这一结果显示土卫六的内部依旧是活跃的。这对于一颗卫星来说是不同寻常的,这也是土卫六地表下可能存在液态水体的首个直接证据。由于氩-40较重,其分布主要集中在大气层的底部,因此惠更斯降落到土卫六表面对于取得这一探测成果至关重要。

液态水的地下海洋卡西尼探测器开展的多次重力场测量结果显示土卫六可能存在一个巨大的液态水和氨水组成的地下海洋。惠更斯探测器还在其下降过程中探测到无线电信号,强烈表明土卫六的地表下方55~80公里深度上存在一个地下海洋。如果能够得到证实,这将是太阳系中又一个可能存在地下海洋,因而可能拥有生命宜居环境的地外星球

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发表于 1-14-2017 12:51 AM | 显示全部楼层
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发表于 1-15-2017 08:56 PM | 显示全部楼层
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