雖卡西尼號「已逝」,但貢獻依然不減,它揭示了土衛六湖泊的形成

2020-12-05 天文在線

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一張卡西尼的合成照片顯示了泰坦北極有閃閃發光的湖泊

已被摧毀的卡西尼號在2017年記錄的數據顯示：土星最大的衛星——土衛六——北極附近的液態湖泊看起來比它們實際上更小。迄今為止,土衛六是太陽系中除了地球外已知的唯一有穩定的表面液體的天體。與地球不同，土衛六上的海洋和湖泊中沒有水，而是充滿了甲烷和乙烷。

土衛六上的大氣層非常寒冷，所以它擁有一個完整的降水和蒸發周期，而周期中含有的化學成分就是在地球上為氣態的甲烷和乙烷。在卡西尼號駛向自己生命終點的途中，它最後一次飛越泰坦並收集了關於湖泊的雷達數據。

美國加州理工學院（California Institute of Technology）的物理學家馬可·馬斯特羅吉塞佩（Marco Mastrogiuseppe ）在《自然天文學》（《Nature Astronomy》）上發表論文說,雖然這些湖泊寬僅幾十千米，但深度可達100米。

湖泊中主要成分為甲烷這一發現令人驚喜。而早些時候，在對於土衛六南半球唯一的主要湖泊安大略湖的考察中，發現乙烷為其組成成分之一。馬斯特羅吉塞佩和他的同事說,這一發現表明土衛六北部和南部的湖泊是由不同的過程形成的。

美國康奈爾大學的合著者喬納森·盧寧說：「這就像你如果從地球北極上方俯視，可以看到北美和亞洲的水體環境背景完全不同。」土衛六的北部湖泊位於大山丘的頂部,海拔比海平面高很多。由此，研究人員提出,北部湖泊是在周圍的基巖和冰溶解和坍塌的過程中形成的。這與地球上石灰巖礦床中的巖溶湖有一定相似度。

馬斯特羅吉塞佩和他的同事認為,北部湖泊的形成方式類似於地球上的喀斯特地貌，湖中甲烷可能會從下部滲流,並由雨水從上部補充。由美國約翰霍普金斯大學（ Johns Hopkins University）的香農·麥肯齊（Shannon MacKenzie）領導的物理學家團隊在同一期刊上發表的另一篇相關論文也提出了同樣的觀點。

該團隊比較了卡西尼號在2010年和2017年飛越土衛六期間對三個靠近北部的湖泊收集的數據。結果顯示,在這七年間,三個水體基本上都消失了,所以研究人員把它們稱為"魅影湖」。

麥肯齊和他的同事認為,這三個的湖泊非常淺，導致它們不是滲漏了就是蒸發得相對較快。「這些湖泊易乾涸可能是因為缺乏營養，所以它們不怎麼有進行進一步天體生物學研究的潛力。」他們總結道。

「卡西尼號」土星探測計劃主要由NASA的卡西尼號星際探測器——以發現了土星光環中的縫隙和四顆土星衛星的法國天文學家喬凡尼·多美尼科·卡西尼(Giovanni Domenico Cassini)的名字命名——和ESA的惠更斯探測器——以發現了土衛六的荷蘭物理學家、天文學家、數學家克裡斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens）的名字命名——組成。

這次探測任務在醞釀期間被普遍稱為環土星泰坦探測器（Saturn Orbiter Titan Probe），即SOTP，作為一個水手2號任務和一般稱呼。卡西尼-惠更斯號是前往外行星的旗艦級任務。其他這一級別的任務包括了伽利略號、旅行者號和維京號。

卡西尼號有一些目標，包括：

1.測定土星環的三維結構和動態行為

2.測定衛星表面的組成成分和每個衛星的地質歷史

3.測定土衛八正對公轉的半球上暗物質的性質和起源

4.測量磁層的三維結構和動態行為

5.研究土星大氣在雲層中的動態行為

6.研究土衛六雲和霧的時變性

7.區域尺度下描述泰坦的表面

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. ANDREW MASTERSON- cosmosmagazine

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