卡西尼號臨走前的絕殺:闖入土星超近軌道探索出四個重大發現

2020-12-05 遨遊世界科學

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。

相關焦點

  • 卡西尼號,在土星探索任務中看到了什麼?1997-2017
    1997年10月卡西尼-惠更斯號宇宙飛船開始了長達20年的土星探索之旅,宇宙飛船包含兩個元素卡西尼軌道器和惠更斯探測器,旨在研究土星系統及登錄土衛六。卡西尼號接近土星時,觀測到土星大氣層中的巨大風暴。發現了兩個名為米塞尼和佩裡尼的小衛星。
  • 「卡西尼」號探測器長眠土星前,到底發現了什麼?
    為人類探索土星的最大功臣卡西尼號,已經於去年9月墜毀於土星,卡西尼號總共執行22項任務,不斷的穿梭於土星和土星環之間,為人類留下了大量關於土星的數據,雖然卡西尼號已經不存在了,但是它留下的大量數據依舊是科學家研究的重點。
  • 太空13年之旅「卡西尼號」在土星發現了什麼?
    2004年5月18日,經過了接近7年的漫長的星際旅行,那顆擁有著美麗光環的行星所產生的引力,第一次開始超過太陽對卡西尼號的引力,這代表著卡西尼號正式進入了土星系統。然而這並不代表著卡西尼號成功地進入了土星系統。
  • 土星探測器卡西尼號為何要選擇自毀?
    為什麼要探索土星?土星軌道飛行器(卡西尼號)和惠更斯號探測器是太空飛行器的兩個主要組成部分。卡西尼號被派去收集有關土星及其衛星的數據,而惠更斯號探測器則被派去研究土衛六的表面。在太陽系的所有行星中,土星也許是最優雅和神秘的。幾十年來,甚至幾百年來,它一直吸引著科學家。
  • 探索土星13年後 「卡西尼」號墜入茫茫太空
    責任編輯:孔慶玲   原標題:美國宇航局「卡西尼」號飛船熔解 結束13年土星探索  中新社休斯敦9月15日電 美國東部時間9月15日上午7時55分,「卡西尼」(Cassini)號宇宙飛船以極超音速墜入土星大氣層,經幾分鐘熔解後化為灰燼
  • 卡西尼號揭秘土星大家庭 星星背後的物理(十六)
    實際上,荷蘭物理學家克裡斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens,1629年-1695年),在天文觀察中有不少重要的發現,特別是他用自製望遠鏡對土星的觀測功勞不小:他發現了土星最大的衛星土衛六,以及繼伽利略發現土星有「耳朵」之後,第一次正確地用「圓盤形狀」來描述這個獨特而美麗的光環。
  • 最後的絕唱,卡西尼開始墜落探索土星神秘地帶
    在完成對土衛六的最後考察後,卡西尼號探測器將在太平洋夏季時間2017年4月26日凌晨2點(北京時間4月26日下午5點),墜入土星和土星環之間的神秘領域,而這個偉大的使命或將被命名為「 Grand Finale」(終場演奏)。然而,在踏上最後壯烈的「墜落土星」之旅前,卡西尼號已經花了數月時間,探索了那些其它太空飛船從未涉足過的地方。
  • 曾幫助人類更好地認識土星的「卡西尼號」探測器的土星之旅!
    在太陽系八大行星中,土星是僅次於木星的第六大行星,從當天的距離來看,它的大小僅次於木星,是第二大行星。迄今為止,已有四個太空飛行器探測過土星:先鋒11號、旅行者1號和旅行者2號,以及近年來退役的卡西尼號。它們向地球發回了大量數據,極大地豐富了我們對土星的理解。
  • 這正是卡西尼號墜毀土星的地方
    正因為如此,當探測器結束了大結局並開始進入土星的大氣層時,這對任務團隊來說是一個苦樂參半的時刻。卡西尼號探測器在土星大氣中墜毀的地點是白色的,圖片版權:NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute儘管任務已經結束,科學家們仍在忙於研究探測器發回的數據。
  • 土星探測器卡西尼號,6年35.2億千米,最終卻成為土星的一部分!
    卡西尼號土星探測計劃一共有17個國家參與,並且卡西尼號作為人類進入太空時代以來,最激動人心的大型國際合作課題之一,也是最受人期待的。甚至科學家們在卡西尼號土星探測器中,還專門添加了一個用於探索土星最大衛星土衛六的探測器惠更斯號。
  • 土星探測器卡西尼號,6年35.2億千米,最終卻成為土星的一部分
    北京時間2017年9月15號,卡西尼號土星探測器燃料耗盡,科學家將其控制向火墜毀,而北京時間19點55分,卡西尼號與地球失去了聯繫,進入土星大氣層,成為土星的一部分,卡西尼號的任務也由此結束。卡西尼號土星探測計劃一共有17個國家參與,並且卡西尼號作為人類進入太空時代以來,最激動人心的大型國際合作課題之一,也是最受人期待的。
  • 卡西尼號有多牛?它發現了多少太陽系的秘密?為啥最後還要撞土星
    卡西尼號是一架大名鼎鼎的太空探測器,它曾經探索過太陽系的不少星球,比如金星,木星及其衛星,土星及其衛星等,但其實它是專門為探測土星設計的,就在昨天(2017年9月15日)夜裡,這個「探土功臣」已經墜入到土星的懷抱中——墜落於土星浩瀚的大氣層裡。
  • 史上最悲傷自毀:卡西尼號探測器今日墜入土星
    第一個打入土星內部的人類探測器卡西尼號今天將和我們告別了。1997年10月15日它發射升空,走了7年,才到達土星,然後圍著土星工作了13年。根據推測,北京時間9月15日19時54分左右,將是超齡服役的卡西尼號的最後時刻,我們將再也接收不到來自卡西尼的信號。
  • 卡西尼號探測器的土星之旅,衝向土星,完成最後的使命
    從進入土星大氣層到最後燃燒分解可能只需要三分鐘的時間,除非是被迫信號中斷,否則卡西尼號最後一刻都向地球傳遞它所看到的景象,完成它最後的使命。如此近距離地去觀察土星是前所未有的,這會是卡西尼號留給我們的最後的禮物。
  • 卡西尼號歷時七年飛行後成功進入土星運行軌道
    美國國家宇航局噴氣推進實驗室的現場瞬間爆發出了一陣陣掌聲,科學家和工程技術人員激動地互相擁抱、握手,為了這一刻,他們已經期待了7年。   10時57分,在距土星56000公裡時,由於進入土星勢力範圍,在引力的作用下,卡西尼號略有加速,飛行速度達到26公裡/秒。屏幕上顯示卡西尼在正常運轉,點火之後一切都很順利。   「到目前為止都是好消息,一切正常!」
  • 太陽系最偉大的謝幕:土星探測器卡西尼號的一生
    )▼北京時間2017年9月15日18點32分土星探測器卡西尼號(Cassini)發出最後一個訊號(因為距離原因,地球人會在20載20載彈指一揮天上人間、恍如隔世Ⅰ啟程19971997年10月15日美國卡納維拉爾角空軍基地威力巨大的泰坦4號運載火箭將卡西尼號發射升空奔向遙遠的異星世界(卡西尼號發射現場畫面,圖片源自@NASA)
  • 卡西尼號探測器即將墜入土星終結生命
    當地時間2017年9月13日,美國加州帕薩迪納市,NASA召開發布會宣布,「卡西尼」號探測器正在逐漸接近完成它最後一次穿過土星及其光環之間狹窄縫隙的任務,隨後「卡西尼」號燃料即將耗盡,並將於9月15日衝進土星大氣層,結束它13年的土星探索旅程。圖為發布會現場。
  • 卡西尼號的新發現
    這句話非常適用於NASA的卡西尼號探測器,儘管它不是人,卻勝過大多數人。1997年發射升空,2004年成功進入土星軌道,前不久(2017年9月15日)卡西尼號終於走到傳奇的終點,一頭扎向土星懷抱,焚毀於土星大氣,最終成為土星的一部分。雖然卡西尼號與我們就此別過,但其在生命最後時刻收集並傳回地球的海量數據卻值得科學家們長久研究。
  • 永遠的卡西尼號——卡西尼號土星探測器的使命「終章」
    歡迎大家閱讀佛系少女說科學,我是你們的老朋友lemon,惠更斯號的任務雖然不完美,不過對於卡西尼號來說自己的第三個任務總算是完成了,但另外兩個任務更為艱巨,需要長期大量的觀測才能實現。對於遠在土星的卡西尼號來說,道理也是一樣的,唯一的區別就是人類沒有能力為卡西尼號補充燃料。要想為卡西續命就必須儘可能節省的使用燃料,不過對於卡西尼這種要四處走動的任務來說,蹲在一個地方悶聲續命肯定不合要求,這就需要其他的解決方案。說到這裡,想必大家的心裡已經有了答案。
  • 「卡西尼號」太空飛船對泰坦星的探索歷程!
    「卡西尼號」太空飛船對泰坦星的探索歷程!除了「惠更斯」探測器,「卡西尼號」太空飛船也正在對泰坦實施科學調查,來看看它對泰坦星的探索歷程吧!該宇宙太空飛船正執行著45項指定性近距離途徑泰坦(土星最大的衛星)的飛行,期間最近距離的飛行距地表僅590英裡(950千米)。泰坦是處於「卡西尼號」太空飛船的運行軌道中,大小唯一足夠能使「卡西尼號」太空飛船獲得意思非凡的重力助推飛行的土衛星。「卡西尼號」太空飛船以精準的領航和點的定位飛越泰坦,將會實現對飛行軌道形狀的測定。