可能存在液态水
虽然在过去50年间,人们探测到了太阳系的大部分区域,但是土卫六——这颗在甲烷气体组成的橙黄色浓云覆盖下的星球至今仍还是一个谜。此次“卡西尼”号携带大量失进仪器有备而来,意在拨开浓雾,—窥究竟。
美国宇航局的科学家通过对“卡西尼”号飞船发回的照片和数据的研究发现,土星的神秘卫星“土卫六”似乎拥有一个富含碳基分子的环境,这种环境曾经使地球上诞生了生命。尤其令科学家们激动的是,在土卫六冰冻的表面发现了大量原始形态的湿地,冰冻的表面还有许多风蚀的痕迹,科学家们正是希望通过研究土卫六土壤和大气中的化学反应来解开生命起源之谜。
研究人员将土卫六照片上的一片像一个大洲一样的明亮的白色陆地命名为“世外桃源”,“世外桃源”旁边有一片未知的黑暗区域,一些科学家推测,这个区域可能是由碳氢化合物组成的湿地。参与“卡西尼”项目的科学家托伦斯·约翰逊说:“对那未知的黑暗区域我们提出了很多假设。不知这一地区是呈液态呢,还是像柏油一样呈固态。”
此外,科学家还在土卫六的南极地区上空发现了一片由甲烷构成的云层。以前科学家估计,土卫六表面上存在由液态甲烷和乙烷组成的海洋,这一估计也可能通过研究得到证实。特别令科学家感到兴奋的是,他们发现在土卫六上显然存在大量的碳水化合物,这给探索生命起源的研究提供了有利条件。美国天体科学家乔纳森·卢尼说:“早期在地球上存在着有机物质,后来这些分子发生了某种变化,生命诞生了。我们需要在太阳系中找到一个地方,那儿正在重复这一过程……这个地方似乎就是土卫六。”
科学家还发现土卫六存在液态水的迹象。土卫六表面温度很低,本来不应该存在液态水。但科学家认为,在土卫六表面的下面,有液态水存在,水中混有氨,这种氨和水的混合液体的冰点很低。
地质活动很活跃
卢尼说,“卡西尼”号太空船传回的照片还提示,土卫六上可能存在“大量的地质活动”,包括曾经发生过喷发水蒸气的火山爆发和地表发生“蛋壳型开裂”,从照片上还可以看到类似水星上的火山岩浆的痕迹,说明土卫六的地质活动的确很活跃。
领导雷达小组的喷气动力推进实验室负责人查尔斯·叶拉奇说,雷达照片显示,土卫六地表存在着类似金星熔岩流的条纹,这些条纹可能是岩石的三角形隆起和含有有机物质的一系列冰冻湖泊,其地表似乎还覆盖着厚厚一层有机物质,有可能是一系列含有有机物的凝固的湖泊。
叶拉奇还说,仅覆盖土卫六地表1%的雷达数据还同时显示出地表更深一层的物质,这可能不是岩石表面,而是一些有机物质。科学家们说,虽然土卫六赤道地区的温度远远低于冰点,但其由水组成的冰核中可能混和了氨,由于氨的冰点较低,当发生火山爆发时,到达地表的氨也许能够融化,并在土卫六的表面流动。也有人认为,在土卫六中央部分观察到的河流痕迹也可能是由其高密度的大气造成的。
“卡西尼”号飞船传回的照片显示土卫六表面明暗物质之间复杂的相互影响,土卫六的这种表面似乎是经过多重地质过程形成的。从照片上可以看到,土卫六表面有少数环形区域,但科学家还不能认定它们是否为陨石坑。科学家对照片的初步分析还发现,土卫六的南半球为多种物质所覆盖,北半球有一圆形物,他们推测那是一个火山口。土卫六上还存在一些模糊的直线和曲线状物,在美国喷气动力推进实验室工作的科学家、亚利桑那大学的特透博士说,这些线条可能是山脉或河流,表示土卫六上有可能正在进行与地球上相似的地质活动。
7月1日,“卡西尼”号飞船曾从34万公里的上空掠过土卫六,几天之后,它成功进入环土星轨道飞行。在接下来的4年间,其探测计划包括45次飞经土卫六。10月26日是它第二次经过土卫六,距土卫六最近距离将为1200公里,比7月初首次经过时近约300倍。10月27日向地球传回了它所拍摄的约500多张红外和雷达照片。
此次“卡西尼”号所携带的成像设备包括多部红外照相机和雷达装置,拍出的照片比先前所有的太空船和地面望远镜所拍摄到的照片都要清晰100倍以上,“卡西尼”号携带的可见光红外扫描辐射计能够描绘出土卫六表面的矿物和化学特征,是迄今有关土卫六的最好照片。借助这些科学仪器,人们首次清晰地看见了土卫六的表面。
为“惠更斯”探路
此次“卡西尼”号飞船接近土卫六的目的除了探测土卫六大气模型外,另外一项重要使命就是为飞船上所载的“惠更斯”号探测器在土卫六上的着陆做准备,根据计划,“卡西尼”号将把欧洲航天局建造的“惠更斯”号探测器抛进土卫六的大气层,“惠更斯”号在下降过程中将取样检验土卫六的大气成分。
土卫六个头比水星和冥王星都要大,拥有含氮和甲烷的稠密大气层。在太阳系各大行星及其卫星中,只有地球和土卫六大气层中富含氮。很长一段时间以来,科学家们对土卫六抱有浓厚的兴趣,因为他们相信,土卫六会成为某种时间机器。科学家们认为,土卫六的景象正是地球在数十亿年前生命起源之前的样子。两者间的区别在于,土卫六要冷得多,其温度只有零下178摄氏度,无法进行制造生命的化学反应。据推测,早期地球上也许存在大量类似甲烷的碳氢化合物。科学家们说,土卫六上可能冷藏着很多化合物,一些类似化合物也许在生命诞生之前就存在于地球上,欧洲航天局“惠更斯”项目首席科学家勒布勒东形容说,探测土卫六,就好比是“回到了40亿年前的地球”。
“卡西尼”号于1997年10月携带着“惠更斯”探测器发射升空,迄今遨游太空近7年,行程约35亿公里。“卡西尼”号宇宙飞船所获得的土星最大的卫星土卫六的大量的图片信息,给科学家计划在2005年1月释放“惠更斯”号探测器提供了价值很高的最新资料。科学家目前已经选好了着陆点。在看过图片后,让科学家最感兴趣的是占土卫六表面约20%的相对暗色的区域。他们相信深色地区覆盖着液态的原油状物质,比较亮的地区则可能是较坚硬的岩石或甲烷冰川,他们希望“惠更斯”号探测器能够成功地降落到最有价值的深色的油湖里。
现在美国宇航局的控制工程师们正在将“惠更斯”号探测器的下落地点调整到土卫六的南半球,并尽量离赤道远一些。“惠更斯”号探测器在到达土卫六表面前,它要穿过浓云、甲烷雨和雷霆闪电。在“惠更斯”号探测器上,除摄像等设备外,还特别带有录音装备,它能够将雷电的声音传回地球。“惠更斯”号还将测试声音在土卫六大气中的传导速度。按计划,尺寸较小的“惠更斯”探测器将于12月25日从“卡西尼”号脱离,于明年1月14日左右“跳伞”降落到土卫六表面,对土卫六进行短暂的访问和研究。
这项由美国宇航局、欧洲航天局、意大利航天局等航天机构联合开展的“卡西尼-惠更斯”土星探索计划耗资超过33亿美元,“卡西尼”号飞船是人类有史以来建造的最复杂也是最可靠的太空探测器。尽管此次传回地球的照片具有很高的价值,但是有许多有关土卫六的疑问仍然不能得到回答,当“惠更斯”明年一月实现着陆后,人类将第一次清晰地看到土卫六的表面。(华文)
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