最近來自卡西尼號飛躍最後軌道上的新研究表明,人類對土星系統的理解有了巨大的進步,尤其是在土星和土星環之間神秘的、從未被探索過的區域。
2017年9月15日,卡西尼號土星探測器燃料將盡,科學家控制其向土星墜毀,北京時間19:55,卡西尼號與地球失去聯繫,它進入土星大氣層燃燒成為土星的一部分。「卡西尼號」的任務至此結束,但是,當宇宙飛船的燃料耗盡前,任務小組利用22個軌道將卡西尼號引導到土星附近,於是它飛到了從未被設計用來飛行的地方。這是它第一次探測土星的磁化環境,穿過冰冷的巖石環顆粒,嗅探土星環和雲層頂部之間1200英裡(2000公裡)寬的間隙內的大氣。飛行路徑不僅將太空飛行器推到了極限,新的發現也說明了這些儀器是多麼的強大和靈活。
此次關於卡西尼號的一些發現:複雜的有機物從土星環中落下來;內圈粒子具有電荷並沿磁力線運動;新發現的電流系統和輻射帶;近距離測量土星接近零的磁場傾斜。具體如下:
複雜的有機物從土星環中落下來
這是科學家第一次近距離觀察了土星環與行星的相互作用,觀察到內部的光環粒子和氣體直接墜入大氣層,其具體成分是嵌入在水納米顆粒中的複雜有機化合物,科學家們在其中看到了水和矽酸鹽,也看到了甲烷、氨、一氧化碳、氮和二氧化碳。這些有機物的組成與土衛二上發現的有機物不同,也與土衛六上發現的有機物不同,這意味著土星系統中至少有三個不同的有機分子儲藏庫。
內圈粒子具有電荷並沿磁力線運動
科學家還發覺一些粒子帶著電荷沿著磁力線盤旋,在高緯度落入土星,這種現象被稱為「環形雨」。但是,科學家們也驚訝地發現,其他的行星被迅速拖進土星的赤道。這些物質以比科學家們想像的快得多的速度從圓環中掉落下來,每秒鐘有22000磅(10000千克)的物質。
在土星環和土星大氣層之間的空隙中,科學家們驚奇地發現了這種物質。他們知道環上的粒子大小不一。但在間隙中的取樣顯示,大部分是微小的、納米大小的顆粒,比如煙霧,這表明某種尚未可知的過程正在磨碎顆粒。
新發現的電流系統和輻射帶
土星和它的光環之間的聯繫比科學家們想像的還要緊密。卡西尼號發現了一個以前不為人知的電流系統,它將土星環和土星大氣層的頂部連接起來。並且科學家們在土星周圍發現了一個新的輻射帶,它靠近土星,由高能粒子組成。他們發現,雖然這條帶子實際上與最裡面的圓環相交,但這個圓環非常纖細,不會阻止帶子的形成。卡西尼號飛越土星磁極上空,直接取樣產生無線電輻射的區域。這一發現使對地球射電源的直接測量數量增加了一倍以上。地球是為數不多的非陸地的地點之一,科學家們已經能夠在那裡研究據信在整個宇宙中運行的一種無線電產生機制。
近距離測量土星接近零的磁場傾斜
最後一個發現,不像太陽系中其他任何有磁場的行星,土星的磁場幾乎完全與它的自旋軸一致。新數據顯示磁場傾斜度小於0.0095度。(地球磁場自自轉方向傾斜11度。)根據科學家們所知道的行星磁場是如何產生的,這是物理學家將要努力解決的一個謎團。
針對這次對卡西尼號飛船儀器數據的分析將持續數年,有助於描繪土星更清晰的畫面。