论文部分内容阅读
在太阳系八大行星中，按照与日距离从近及远排列，土星位居第六，按照体积大小排列，它仅次于木星，位居第二。截止到目前，共有4个航天器对土星进行了探测：“先驱者”11号、“旅行者”1号和2号，以及目前仍在工作的“卡西尼”号。它们都向地球发回了大量数据资料，大大丰富了人类对土星的认识。日前，美国宇航局第二次延长了“卡西尼”号轨道器的任务期限，这意味着它要在太空再工作7年。
“卡西尼”与“惠更新”
“卡西尼”号是美欧合作研制的探测土星的航天器。它由“卡西尼”号轨道器和“惠更斯”子探测器两部分组成。前者为美国宇航局研制，后者为欧空局研制。两者的命名，意在表示对法裔意大利天文学家卡西尼和荷兰天文学家惠更斯的纪念。轨道器有12台仪器，子探测器有6台仪器。其中，有能提供至少50万张土星、土星光环和土星卫星照片的照相机，有能透过土卫六气体层扫描其表面的雷达，有能监测土星大气的装置，有能探测磁场和尘埃的设备等等，这使“卡西尼”号成为20世纪性能最为先进的行星探测器。
“卡西尼”号探测器经历近7年飞行、行程35亿多千米之后，终于在2004年7月1日进入环绕土星的轨道运行，开始其考察研究和探测工作，并于2004年12月25日释放了专门探测土卫六的“惠更斯”子探测器。子探测器在地面遥控指令的操控下成功地软着陆在土卫六表面上，此举还创造了人类发射的航天器成功登陆距离地球最远天体的记录，其获得的数据资料都通过“卡西尼”号轨道器发回了地球。
探测土星的新发现
实际上，“卡西尼”号在进入环绕土星运行轨道之前，就开始了对土星的探测工作。根据它从2003年4月29日到2004年6月10日期间收集到的土星无线电信号，科学家们测出土星自转周期为10小时45分45秒，比1980年和1981年“旅行者”1号和2号测得的10小时39分37秒延长了6分钟。2004年6月30日，“卡西尼”号在距离土星161万千米处还有了一个令人意外的发现：土星的磁场与地球截然不同，其磁极分布在赤道带上。先前“旅行者”探测的土星磁轴几乎与自转轴重合，而新发现使科学家们颇感困惑。
以前的天文观测发现土星有5圈光环，按发现时间顺序分别称为A、B、C、D、E环。1978年8月，“先驱者”11号飞越土星时又发现了F、G两个光环。从距离土星的远近从内向外排列，它们依次为D、C、B、A、F、G和E环。2004年6月30日。“卡西尼”号穿越土星光环时，用紫外线光谱成像仪拍摄了这些光环的照片，使其细节得以显现。美国科学家们分析认为，内侧光环夹杂着大量的岩石块和灰尘，主要成分可能是硅酸盐和一些有机物质，外侧的冰可能是一种水和氨这类物质的混合物。“卡西尼”号最近首次在土星光环侧面拍摄到了多座酷似宝塔的照片，其中最高者竟达1500米。科学家们解释说，这些宝塔很可能是位于A环中的直径为8000米的一颗卫星对光环吸引的结果。
2009年2月，科学家们根据“卡西尼”号提供的多张照片，终于找到了土星大气层中强气流得以持续存在的能量来源。虽然以前就测知土星大气层中分布着许多具有强大能量的气流，并夹着云团向东或向西运动，在气流边缘还有一些旋涡，但是一直不清楚两者的关系。经科学家们跟踪分析“卡西尼”号传回地球的照片，发现位于两侧的旋涡一直在向气流输送能量，且自身的旋转速度也在变慢。旋涡是维持气流运动的能量基地。正因如此，土星大气中的气流可以维持数十年之久。
探测土卫的新收获
“惠更斯”的着陆探测和“卡西尼”号的多次飞越探测，发现土卫六表面有液态甲烷湖，有固态的含水冰块，有碳氢化合物颗粒沉淀形成的土地，大气层中有甲烷云层，有时会下甲烷雨。科学家们认为，土卫六表面冰壳深处则是由水和氨组成的海洋。生命存活的必要条件之一是有液体提供养分和帮助完成新陈代谢。由此推断土卫六具有孕育生命的可能性。
“卡西尼”号多次飞掠探测土卫二，发现该天体具有冰火山活动。其喷发的冰屑物质不仅是土星E光环主要成份来源之一，而且对土星磁气圈亦有深远影响。更重要的是，冰屑中含有一种可以维持生命的有机化合物。土卫二南极火山裂缝喷发处地表下温度可能足够高，这说明有能量来源。另外还发现土卫二地底存在液态水。这表明土卫二已具备孕育生命的三个必要条件，有可能存在生命迹象。
从“卡西尼”号传回的照片上发现，直径约220千米的土卫九逆向绕土星旋转，在距离土星1300万千米的轨道上平均每18个月运行一圈，约9小时16分自转一周。同时发现，在距离土星356万千米的轨道上运行的土卫八，一个半球黑暗无光，另一个半球非常明亮，亮度相差10倍，是太阳系天体中已观察到的最大亮度差别，被称为“阴阳脸”。科学家们对此现象的成因提出了多种解释，至今尚无肯定结论。科学家还发现在距离土星52万千米圆形轨道上运行的土卫五周围环绕着大量碎片，形成范围达数千千米的盘状碎片带。科学家们认为，这可能是过去小行星或彗星与土卫五相撞产生的碎片逐渐聚集形成的。模拟计算表明，在土卫五重力场及其环绕土星轨道的共同作用下，它周围的碎片环能够长期稳定存在。
“卡西尼”号和其他观测手段相配合，使新发现的土星卫星总数不断增加。2009年3月3日，国际天文学联合会宣布，“卡西尼”号发现了第61颗土星卫星，使已知的土星卫星总数达到了61颗。该卫星直径约0.5千米，位于G光环之内。它与G环内的流星或小型天体相撞产生的碎片，可能是G环物质来源之一。
由于“卡西尼”号任务完成得非常棒，且其轨道器至今性能依然良好，所以其任务期又被延长了7年。在这7年中，它将飞绕土星155圈，其中飞掠土卫六54次，飞掠土卫七11次，科学家们由此可以更好地研究土星及其卫星的长期天气变化情况，有效地帮助人类深化对土星家族的认识。
(责任编辑 庞 云)
“卡西尼”与“惠更新”
“卡西尼”号是美欧合作研制的探测土星的航天器。它由“卡西尼”号轨道器和“惠更斯”子探测器两部分组成。前者为美国宇航局研制，后者为欧空局研制。两者的命名，意在表示对法裔意大利天文学家卡西尼和荷兰天文学家惠更斯的纪念。轨道器有12台仪器，子探测器有6台仪器。其中，有能提供至少50万张土星、土星光环和土星卫星照片的照相机，有能透过土卫六气体层扫描其表面的雷达，有能监测土星大气的装置，有能探测磁场和尘埃的设备等等，这使“卡西尼”号成为20世纪性能最为先进的行星探测器。
“卡西尼”号探测器经历近7年飞行、行程35亿多千米之后，终于在2004年7月1日进入环绕土星的轨道运行，开始其考察研究和探测工作，并于2004年12月25日释放了专门探测土卫六的“惠更斯”子探测器。子探测器在地面遥控指令的操控下成功地软着陆在土卫六表面上，此举还创造了人类发射的航天器成功登陆距离地球最远天体的记录，其获得的数据资料都通过“卡西尼”号轨道器发回了地球。
探测土星的新发现
实际上，“卡西尼”号在进入环绕土星运行轨道之前，就开始了对土星的探测工作。根据它从2003年4月29日到2004年6月10日期间收集到的土星无线电信号，科学家们测出土星自转周期为10小时45分45秒，比1980年和1981年“旅行者”1号和2号测得的10小时39分37秒延长了6分钟。2004年6月30日，“卡西尼”号在距离土星161万千米处还有了一个令人意外的发现：土星的磁场与地球截然不同，其磁极分布在赤道带上。先前“旅行者”探测的土星磁轴几乎与自转轴重合，而新发现使科学家们颇感困惑。
以前的天文观测发现土星有5圈光环，按发现时间顺序分别称为A、B、C、D、E环。1978年8月，“先驱者”11号飞越土星时又发现了F、G两个光环。从距离土星的远近从内向外排列，它们依次为D、C、B、A、F、G和E环。2004年6月30日。“卡西尼”号穿越土星光环时，用紫外线光谱成像仪拍摄了这些光环的照片，使其细节得以显现。美国科学家们分析认为，内侧光环夹杂着大量的岩石块和灰尘，主要成分可能是硅酸盐和一些有机物质，外侧的冰可能是一种水和氨这类物质的混合物。“卡西尼”号最近首次在土星光环侧面拍摄到了多座酷似宝塔的照片，其中最高者竟达1500米。科学家们解释说，这些宝塔很可能是位于A环中的直径为8000米的一颗卫星对光环吸引的结果。
2009年2月，科学家们根据“卡西尼”号提供的多张照片，终于找到了土星大气层中强气流得以持续存在的能量来源。虽然以前就测知土星大气层中分布着许多具有强大能量的气流，并夹着云团向东或向西运动，在气流边缘还有一些旋涡，但是一直不清楚两者的关系。经科学家们跟踪分析“卡西尼”号传回地球的照片，发现位于两侧的旋涡一直在向气流输送能量，且自身的旋转速度也在变慢。旋涡是维持气流运动的能量基地。正因如此，土星大气中的气流可以维持数十年之久。
探测土卫的新收获
“惠更斯”的着陆探测和“卡西尼”号的多次飞越探测，发现土卫六表面有液态甲烷湖，有固态的含水冰块，有碳氢化合物颗粒沉淀形成的土地，大气层中有甲烷云层，有时会下甲烷雨。科学家们认为，土卫六表面冰壳深处则是由水和氨组成的海洋。生命存活的必要条件之一是有液体提供养分和帮助完成新陈代谢。由此推断土卫六具有孕育生命的可能性。
“卡西尼”号多次飞掠探测土卫二，发现该天体具有冰火山活动。其喷发的冰屑物质不仅是土星E光环主要成份来源之一，而且对土星磁气圈亦有深远影响。更重要的是，冰屑中含有一种可以维持生命的有机化合物。土卫二南极火山裂缝喷发处地表下温度可能足够高，这说明有能量来源。另外还发现土卫二地底存在液态水。这表明土卫二已具备孕育生命的三个必要条件，有可能存在生命迹象。
从“卡西尼”号传回的照片上发现，直径约220千米的土卫九逆向绕土星旋转，在距离土星1300万千米的轨道上平均每18个月运行一圈，约9小时16分自转一周。同时发现，在距离土星356万千米的轨道上运行的土卫八，一个半球黑暗无光，另一个半球非常明亮，亮度相差10倍，是太阳系天体中已观察到的最大亮度差别，被称为“阴阳脸”。科学家们对此现象的成因提出了多种解释，至今尚无肯定结论。科学家还发现在距离土星52万千米圆形轨道上运行的土卫五周围环绕着大量碎片，形成范围达数千千米的盘状碎片带。科学家们认为，这可能是过去小行星或彗星与土卫五相撞产生的碎片逐渐聚集形成的。模拟计算表明，在土卫五重力场及其环绕土星轨道的共同作用下，它周围的碎片环能够长期稳定存在。
“卡西尼”号和其他观测手段相配合，使新发现的土星卫星总数不断增加。2009年3月3日，国际天文学联合会宣布，“卡西尼”号发现了第61颗土星卫星，使已知的土星卫星总数达到了61颗。该卫星直径约0.5千米，位于G光环之内。它与G环内的流星或小型天体相撞产生的碎片，可能是G环物质来源之一。
由于“卡西尼”号任务完成得非常棒，且其轨道器至今性能依然良好，所以其任务期又被延长了7年。在这7年中，它将飞绕土星155圈，其中飞掠土卫六54次，飞掠土卫七11次，科学家们由此可以更好地研究土星及其卫星的长期天气变化情况，有效地帮助人类深化对土星家族的认识。
(责任编辑 庞 云)