重返土星？NASA规划新太空任务计划

官海琛 · 发表于 2017-9-20 08:42:15

图中是卡西尼探测器观测的土星和土星环状结构。

　　北京时间9月20日消息，据国外媒体报道，9月15日，美国宇航局卡西尼探测器在土星大气层中燃烧，终结了为期13年的土星探索历史，该探测器提供的勘测图像和数据彻底改变了科学家对太阳系的理解，并更多地掌握到潜在生命条件的星球状况。
　　例如：卡西尼探测器在土卫六发现甲烷海洋，在土卫二表面发现喷射的水蒸汽间歇泉，这两颗卫星都值得进一步研究分析，就像环绕带有环状结构的土星和整个土星系统一样。
　　美国宇航局喷气推进实验室、卡西尼项目主管厄尔·麦泽（Earl Maize）说：“虽然卡西尼探测器完成了历史使命，离开了我们，但是我们仍需要探索土星，我们知道，我们必须还要探索土星及其神秘的卫星！”
　　事实上，许多研究团队正在规划如何“重返土星”，美国宇航局下一代“新前线（New Frontiers）”项目运营着5个探索计划，其中包括：“新前线”冥王星探测器、朱诺木星轨道器和OSIRIS-Rex小行星采样探测器。
　　土星大气层
　　卡西尼探测器曾经是首颗土星大气探测器，其中一项“新前线”项目仍将对土星进行探索，甚至会超越卡西尼探测器，进一步扩大探索范围。
　　“土星探索内部及大气层探测器（SPRITE）”将进入土星密集的大气层，勘测分析土星大气层成分和结构大约90分钟，才最终分解和燃烧。相比之下，卡西尼探测器并未这样做，它在土星大气层中仅持续了1-2分钟。
　　美国宇航局戈达德太空飞行中心项目负责人艾米·西蒙（Amy Simon）指出，土星内部结构和稀有气体丰度的基本测量，能够更好地分析太阳系的形成，同时，有助于我们更多地理解系外行星系统。
　　土星探索内部及大气层探测器将负责进行这样的勘测任务，其勘测数据将有助于获取大量土星“真实数据”。
　　研究土卫六
　　卡西尼探测器127次近距离飞越土卫六表面，该探测器曾搭载了欧洲航天局的“惠更斯探测器”，它于2005年1月着陆在土卫六表面，它成为第一个在外太阳系软着陆星球的探测器。
　　卡西尼和惠更斯探测器的观测结果将揭晓土星系统的神秘面纱，观测结果显示，土卫六天空有碳氢化合物雨，表面形成甲烷湖泊和海洋，一些海洋面积甚至与地球黑海面积相近。我们所知构成生命的含碳物质——复杂有机化学物质漂浮在土星密集的含氮大气层，并最终降落至土卫六表面。
　　天体生物学家表示，很可能这些奇特的外星球景观具备孕育生命的条件。卡西尼探测器研究表明，土卫六可能还潜在着另一个宜居环境：地壳之下的液态海洋。事实上，卡西尼探测器在碰撞土星的过程中，尽可能避免碰撞土卫二和土卫六，从而避免这两颗星球遭受地球微生物的污染。
　　目前，新前线项目中提议一个叫做“俄亥阿诺斯（Oceanus）”的太空计划，旨在勘测分析土卫六表面及地下海洋环境，发射探测器至土卫六轨道上空盘旋观测。例如：该探测器能够观测土卫六大气层中的有机物质，并帮助研究确定土卫六地壳的厚度和硬度，以及是否传输内部热量至表面。
　　“俄亥阿诺斯”太空计划将继续分析卡西尼探测器的惊人发现，通过跟随分析气象循环中有机物质，分析大气层、表面和次表面之间的交换过程，评估土卫六的生命宜居性。
　　同时，新前线项目还设计了“土卫六蜻蜓探测器”，它将发射一个无人机，从空中和地面研究这颗卫星。今年早些时候，约翰·霍普金斯大学应用研究实验室行星科学家、土卫六蜻蜓任务调查员伊丽莎白·图特尔（Elizabeth Turtle）指出，在土卫六上飞行要比地球上更容易，因为土卫六大气层比地球更厚，而土卫六引力仅是地球引力的14%。这意味着探测器飞行一次可行进几十公里。蜻蜓无人机能够研究土卫六不同区域有机物质成分的详细状况。
　　伊丽莎白说：“蜻蜓无人机是一个创新概念，它能够探索土卫六表面不同区域，描绘土卫六环境的宜居特征，调查分析生命起源之前的化学进程，搜寻水基或者碳氢化合物基础生命的化学迹象。”她和同事将研究报告内容发布在第48届月球和行星科学大会上。
　　土卫二喷射羽流
　　新前线项目的其它两个太空任务聚焦于土卫二，之前卡西尼探测器观测发现土卫二表面存在喷射羽流。美国宇航局行星科学部主管吉姆·格林（Jim Green）表示，我们观测到土卫二南半球间歇泉喷涌水物质进入太阳系，这令我们非常吃惊，将有助于我们分析土卫二的宜居性，或者外太阳系卫星的潜在生命宜居条件。
　　这是因为土卫二间歇泉中的水明显来自于液态水海洋，液态水海洋在土卫二冰冷地壳之下晃动着。卡西尼观测数据暗示这个地下海洋的化学能量源可以支持生命存活。但是研究人员希望更多地了解土卫二的地下海洋和间歇泉，新前线项目的一个太空计划叫做“土卫二生命探索器（ELF）”，它将快速反复地穿过羽流喷射物，采集和分析羽流分子。土卫二生命探索器将搜寻复杂有机分子，这可能成为生命起源之前的一个迹象，证实生命形式的存在。
　　美国康奈尔大学首席负责人乔纳森·兰尼尔（Jonathan Lunine）称，这是免费的样本，我们不需要登陆卫星表面，钻孔、融化表面物质等复杂操作。卡西尼探测器曾采集到一些土卫二羽流样本，目前我们将进行更精确的质谱仪。
　　据悉，在12个新前线项目候选任务中，其它7个分别是勘测金星、彗星或者月球。格林指出，卡西尼时代已终结，未来我们将再度重返土星轨道，对土星及神秘卫星进行勘测分析。美国宇航局“航行者”探测器在1980-1981年连续两次造访土星，30年左右卡西尼探测器展开对土星的探索，我们相信下一次土星勘测任务的时间会更快启动！（叶倾城）