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重返土星?NASA規劃新太空任務計劃

北京時間9月20日消息,據國外媒體報道,9月15日,美國宇航局卡西尼探測器在土星大氣層中燃燒,終結了為期13年的土星探索曆史,該探測器提供的勘測圖像和數據徹底改變了科學家對太陽係的理解,並更多地掌握到潛在生命條件的星球狀況。

圖中是卡西尼探測器觀測的土星和土星環狀結構。

例如:卡西尼探測器在土衛六發現甲烷海洋,在土衛二表麵發現噴射的水蒸汽間歇泉,這兩顆衛星都值得進一步研究分析,就像環繞帶有環狀結構的土星和整個土星係統一樣。

美國宇航局噴氣推進實驗室、卡西尼項目主管厄爾·麥澤(Earl Maize)說:“雖然卡西尼探測器完成了曆史使命,離開了我們,但是我們仍需要探索土星,我們知道,我們必須還要探索土星及其神秘的衛星!”

事實上,許多研究團隊正在規劃如何“重返土星”,美國宇航局下一代“新前線(New Frontiers)”項目運營著5個探索計劃,其中包括:“新前線”冥王星探測器、朱諾木星軌道器和OSIRIS-Rex小行星采樣探測器。

土星大氣層

卡西尼探測器曾經是首顆土星大氣探測器,其中一項“新前線”項目仍將對土星進行探索,甚至會超越卡西尼探測器,進一步擴大探索範圍。

“土星探索內部及大氣層探測器(SPRITE)”將進入土星密集的大氣層,勘測分析土星大氣層成分和結構大約90分鍾,才最終分解和燃燒。相比之下,卡西尼探測器並未這樣做,它在土星大氣層中僅持續了1-2分鍾。

美國宇航局戈達德太空飛行中心項目負責人艾米·西蒙(Amy Simon)指出,土星內部結構和稀有氣體豐度的基本測量,能夠更好地分析太陽係的形成,同時,有助於我們更多地理解係外行星係統。

土星探索內部及大氣層探測器將負責進行這樣的勘測任務,其勘測數據將有助於獲取大量土星“真實數據”。

研究土衛六

卡西尼探測器127次近距離飛越土衛六表麵,該探測器曾搭載了歐洲航天局的“惠更斯探測器”,它於2005年1月著陸在土衛六表麵,它成為第一個在外太陽係軟著陸星球的探測器。

卡西尼和惠更斯探測器的觀測結果將揭曉土星係統的神秘麵紗,觀測結果顯示,土衛六天空有碳氫化合物雨,表麵形成甲烷湖泊和海洋,一些海洋麵積甚至與地球黑海麵積相近。我們所知構成生命的含碳物質——複雜有機化學物質漂浮在土星密集的含氮大氣層,並最終降落至土衛六表麵。

天體生物學家表示,很可能這些奇特的外星球景觀具備孕育生命的條件。卡西尼探測器研究表明,土衛六可能還潛在著另一個宜居環境:地殼之下的液態海洋。事實上,卡西尼探測器在碰撞土星的過程中,盡可能避免碰撞土衛二和土衛六,從而避免這兩顆星球遭受地球微生物的汙染。

目前,新前線項目中提議一個叫做“俄亥阿諾斯(Oceanus)”的太空計劃,旨在勘測分析土衛六表麵及地下海洋環境,發射探測器至土衛六軌道上空盤旋觀測。例如:該探測器能夠觀測土衛六大氣層中的有機物質,並幫助研究確定土衛六地殼的厚度和硬度,以及是否傳輸內部熱量至表麵。

“俄亥阿諾斯”太空計劃將繼續分析卡西尼探測器的驚人發現,通過跟隨分析氣象循環中有機物質,分析大氣層、表麵和次表麵之間的交換過程,評估土衛六的生命宜居性。

同時,新前線項目還設計了“土衛六蜻蜓探測器”,它將發射一個無人機,從空中和地麵研究這顆衛星。今年早些時候,約翰·霍普金斯大學應用研究實驗室行星科學家、土衛六蜻蜓任務調查員伊麗莎白·圖特爾(Elizabeth Turtle)指出,在土衛六上飛行要比地球上更容易,因為土衛六大氣層比地球更厚,而土衛六引力僅是地球引力的14%。這意味著探測器飛行一次可行進幾十公裏。蜻蜓無人機能夠研究土衛六不同區域有機物質成分的詳細狀況。

伊麗莎白說:“蜻蜓無人機是一個創新概念,它能夠探索土衛六表麵不同區域,描繪土衛六環境的宜居特征,調查分析生命起源之前的化學進程,搜尋水基或者碳氫化合物基礎生命的化學跡象。”她和同事將研究報告內容發布在第48屆月球和行星科學大會上。

土衛二噴射羽流

新前線項目的其它兩個太空任務聚焦於土衛二,之前卡西尼探測器觀測發現土衛二表麵存在噴射羽流。美國宇航局行星科學部主管吉姆·格林(Jim Green)表示,我們觀測到土衛二南半球間歇泉噴湧水物質進入太陽係,這令我們非常吃驚,將有助於我們分析土衛二的宜居性,或者外太陽係衛星的潛在生命宜居條件。

這是因為土衛二間歇泉中的水明顯來自於液態水海洋,液態水海洋在土衛二冰冷地殼之下晃動著。卡西尼觀測數據暗示這個地下海洋的化學能量源可以支持生命存活。但是研究人員希望更多地了解土衛二的地下海洋和間歇泉,新前線項目的一個太空計劃叫做“土衛二生命探索器(ELF)”,它將快速反複地穿過羽流噴射物,采集和分析羽流分子。土衛二生命探索器將搜尋複雜有機分子,這可能成為生命起源之前的一個跡象,證實生命形式的存在。

美國康奈爾大學首席負責人喬納森·蘭尼爾(Jonathan Lunine)稱,這是免費的樣本,我們不需要登陸衛星表麵,鑽孔、融化表麵物質等複雜操作。卡西尼探測器曾采集到一些土衛二羽流樣本,目前我們將進行更精確的質譜儀。

據悉,在12個新前線項目候選任務中,其它7個分別是勘測金星、彗星或者月球。格林指出,卡西尼時代已終結,未來我們將再度重返土星軌道,對土星及神秘衛星進行勘測分析。美國宇航局“航行者”探測器在1980-1981年連續兩次造訪土星,30年左右卡西尼探測器展開對土星的探索,我們相信下一次土星勘測任務的時間會更快啟動!

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