卡西尼号“品尝”土卫二喷泉滋味

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内容来源：本站原创


　　网站编辑：jacky


　　发布时间：2015.10.30


　　导语：美国时间28日，卡西尼号飞越土卫二恩克拉多斯表面49公里处上空，穿越其内部喷射的一柱羽流，会收集到迄今为止来自地外海洋的最佳样本数据。


　　


　　在这幅侧视图中，土卫二恩克拉多斯悬浮在土星环上方。卡西尼号的任务就是通过一系列的飞越探测探索这颗冰冻的卫星。


　　摄影：美国宇航局


　　


　　图为土卫二恩克拉多斯南极喷射的水蒸气和冰的巨大羽流。卡西尼号已经在羽流中发现了生命必备的有机分子和其他化学物质。


　　摄影：美国宇航局


　　


　　自2005年首次观测到土卫二的羽流以来，卡西尼号不断获得土卫二越来越近距离的影像资料。2015年10月28日，卡西尼号飞入土卫二的一柱羽流中，获取了一次最佳的观测机会。


　　摄影：美国宇航局、喷射推进实验室、太空科学研究所


　　


　　土卫二冰冻的表面之下是一个广阔的海洋，随着海洋的晃动冰层上会出现一些裂缝和纹波。


　　摄影：美国宇航局


　　


　　图为被土星部分遮盖的土卫二恩克拉多斯。土星共有62个卫星，土卫二是其第六大卫星。远处的右下方是土星最大的卫星泰坦。


　　摄影：美国宇航局


　　


　　图为卡西尼号2011年拍摄的土卫二照片，其布满坑洞的表面之下隐藏着一个地质活跃的星球，科学家认为土卫二是太阳系中最有可能存在其他生命的地方。


　　摄影：美国宇航局


　　撰文：Mark Strauss


　　美国时间本周三，卡西尼号太空船穿越土卫二喷射的羽流，进入地外海洋中。


　　或者更确切的说，随着卡西尼号飞越土星卫星的南极上空，穿越其内部喷射的一柱巨大冰羽流时，土卫二的海洋会“主动”靠近卡西尼号。这个羽流从土卫二表面延伸数千公里直至太空，是至少101个喷发冰和水蒸气的间歇泉的产物，这些间歇泉位于土卫二表面被称为“虎斑地区”的裂纹带。


　　“土卫二不仅仅是一个海洋的世界，甚至能为我们所知道的生命提供可居住的环境，我们将从地球之外的海洋中收集到有史以来的最佳样本，”卡西尼项目的科学家Curt Niebur在美国宇航局周一的一个新闻发布会上说道。


　　卡西尼号距离土卫二的表面只有49公里，在穿越其喷射羽流的过程中将拥有前所未有的机会获得一些更重的颗粒样本，这在之前是无法获得的。此外，卡西尼号还将有可能发现一些之前未探测到的有机物。


　　卡西尼号太空船的时速近31000公里/小时，此次飞越过程持续时间只有几十秒。在接下来的几周飞船会源源不断的向地球传送数据，这些数据将对人类产生深远的影响。

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　　恩克拉多斯，我们来啦！

　　卡西尼号于1997年离开地球，尽管并未配备直接探测生命的科学仪器，不过飞船还是收集到了关于土卫二是否拥有适合外星生物生存所需条件的重要线索。

　　“土卫二令我们吃惊不已，”康纳尔大学的行星科学家Jonathan Lunine最近在空间和技术委员会举办的一次听证会上表示。“维持地球生命生存的必备条件为液态水、有机物、矿物质、能源、化学梯度等，而卡西尼号已经在土卫二的羽流中发现了所有这些物质存在的证据。”

　　

　　卡西尼号会从迄今为止距离土卫二表面最近的位置向下从其内部喷射的水和冰中穿越，为科学家寻找土卫二的海洋之下是否拥有维持生命活动所需条件的新信息。

　　摄影：美国宇航局

　　2005年，卡西尼号首次观测到土卫二存在羽流。这些羽流是土卫二表面的冰气化而来吗？或者是土卫二存在地下水、区域海甚至一个全球性的海洋的证据吗？

　　在随后的十年里，卡西尼号收集到了可能回答这些问题的证据，而且发现土卫二比行星科学家想象的复杂的多。2008年，在飞越土卫二羽流的过程中，卡西尼号发现了生命进化必备的基础有机分子，包括甲烷、丙烷、乙炔以及甲醛。“从天体生物学角度讲，土卫二是太阳系中最有趣的星球之一，”卡西尼号科学家Hunter Waite说道。

　　一年之后，卡西尼号在土卫二的羽流中发现了冰颗粒。做出这个发现的科学家们认为土卫二的地表下一定存在液态水，因为就他们探测到的盐含量来说，溶解这么多的矿物质只有通过液态水能做到。

　　今年早些时候，研究者通过一个奇怪的发现进一步证明土卫二上存在海洋环境。利用卡西尼携带的科学仪器，科学家在土星的E环中发现了硅尘的微小颗粒。二氧化硅是一种存在于沙子或石英的物质，因此这些颗粒究竟是如何进入土星周围轨道的还是一个谜。

　　土卫二的全球性海洋

　　科学家对卡西尼号7年多来收集的数据分析后发现，土卫二的冰壳和岩石核心之间存在一个全球性的液态海洋。

　　

　　最终，研究者认为土卫二内部的水热活动（温水或热水在岩石间的循环）产生了这些颗粒，然后被喷射到土卫二的羽流中，进入土星的E环。

　　越来越多的发现表明，土卫二冰封的表面下有一个活跃的海洋。那么，海洋究竟有多深呢？今年9月，一个研究团队在对卡西尼7年来拍摄的影像资料进行详细研究后，将估计的结果进行了披露。随着时间的推移，他们发现土卫二在绕土星公转的过程中会出现微小的晃动。

　　如果土卫二内部完全是固体，那么这个晃动应该比科学家实际观察到的小的多。这种晃动只有一种情况可以解释：土卫二表面的冰层和岩石内核之间存在一个深度为26-31千米的全球性液体层。

　　“免费样本”

　　美国宇航局对卡西尼号周三的飞掠探测寄予了厚望，希望获得的数据能进一步证实土卫二拥有维持生命所需的条件。

　　“我们发现过有机物，看到过甲烷、二氧化碳及许多其它重要物质。不过这一次，通过更深入的探测土卫二的羽流，我们将有机会获得更大的气体及颗粒样本。我们甚至可能会寻找到之前未发现的或者是超出我们探测能力的有机物，”卡西尼项目的科学家Linda Spilker在美国宇航局举办的新闻发布会上表示。

　　在美国宇航局的愿望清单上，另一项位列前茅的是检测到分子氢，这将帮助揭示土卫二海床上水热活动的规模。此外，分子氢还是有机体的极佳能量来源，尤其是对于那些无法获取其它能源的有机体更是如此。

　　不过，即便是一个星球适合生命存活也不代表那里有生命。如果真的很想知道土卫二上是否有生命，我们必须再发射一艘飞船专门进行生命探索。

　　Lunine是新提议的任务“土卫二生命发现项目”（ELF）的项目负责人，他认为这可以实现。本质上，“土卫二生命发现项目”要做的与卡西尼号现在所做的大部分任务相同，只是没有最先进科学仪器的帮助。

　　ELF的目标之一是进一步评估土卫二海洋的可居住性。“我们将会测定一些化学元素的比例，如氯、钠离子以及其它能够说明土卫二海洋基本性质的物质。土卫二海洋的酸度是多少？产生有机分子及保持其稳定的能力如何？” Lunine说道。

　　当然，ELF还将寻找生命的迹象，不是实际的生物，而是能够代表无机物无法复制的生物进程指标，例如氨基酸的比例。“我们知道非生物环境下的氨基酸是什么样的，也就是在陨石中发现的。这些氨基酸由大量甘氨酸和丙氨酸组成，地球上这类氨基酸则相对较少。我们会调查这些氨基酸是否是数量占优的，进而做出判断，” Lunine说道。

　　美国宇航局拒绝了最初的ELF提议，不过Lunine还将继续游说NASA采纳该项目，尤其是在我们不需要穿透厚厚的冰层就能轻易获取土卫二海洋样本的情况下。

　　“土卫二喷射的羽流堪称免费样本，我们唯一要做的就是想办法到那。到那之后，一切都任由我们支配。无须任何钻探、捶打，或者像凡尔纳小说里的主人公那样在一个缝隙中精确导航，”他说道。

　　（译者：流浪狗）