北京時(shí)間2017年9月15日18點(diǎn)32分，土星探測(cè)器卡西尼號(hào)（Cassini）發(fā)出最后一個(gè)訊號(hào)。

時(shí)光倒流20年，那是1997年的深秋，在美國(guó)佛羅里達(dá)州一個(gè)悶熱的清晨，“卡西尼號(hào)”太空探測(cè)器發(fā)射升空，開(kāi)始執(zhí)行對(duì)土星及其眾多衛(wèi)星的“情報(bào)收集”工作?？ㄎ髂釒蠑z像機(jī)、宇宙塵埃分析器等12種高端科學(xué)儀器裝備，還有一位小助手——專門探測(cè)土衛(wèi)六的“惠更斯號(hào)”探測(cè)器，雄心勃勃地開(kāi)始了漫長(zhǎng)的土星之旅。

下面，我們就來(lái)一一細(xì)數(shù)卡西尼探測(cè)器勘測(cè)獲得的3項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)，以此來(lái)悼念這位“太空旅行者”。

雖然土星極地颶風(fēng)最初是由“航行者號(hào)”探測(cè)器發(fā)現(xiàn)的，但直到卡西尼探測(cè)器拍攝發(fā)現(xiàn)時(shí)，人們才意識(shí)到一個(gè)驚人的事實(shí)：土星擁有一個(gè)六邊形風(fēng)暴，持續(xù)肆虐土星北極地區(qū)?？焖傩D(zhuǎn)大氣層和流體動(dòng)力學(xué)促使土星極地出現(xiàn)獨(dú)特的六邊形風(fēng)暴，這是第一次在氣態(tài)行星上發(fā)現(xiàn)這樣的風(fēng)暴。該風(fēng)暴直徑達(dá)到32000公里以上，出現(xiàn)在土星北半球78°緯度，并向下延伸大約100公里。

最引人注目的是，土星北極渦旋非常像“颶風(fēng)眼”，卡西尼探測(cè)器在下降的過(guò)程中探測(cè)到該六邊形風(fēng)暴存在一個(gè)缺口。

此外，土星極地風(fēng)暴直徑大約2000公里，在卡西尼探測(cè)器持續(xù)觀測(cè)的13年里，它一直存在。但在過(guò)去幾年，這個(gè)神秘漩渦開(kāi)始變色，六邊形風(fēng)暴可能稍亮一些，但是它的內(nèi)部，特別是中心圓環(huán)區(qū)域更明亮。

這是為什么呢？實(shí)際上這與太陽(yáng)自身有關(guān)，土星北極傾斜偏離太陽(yáng)，直到2015年才逐漸接近太陽(yáng)。2016年，土星極地六邊形顏色出現(xiàn)了變化，就像直接接受陽(yáng)光照射。在環(huán)繞太陽(yáng)的29年的軌道周期中，卡西尼探測(cè)器不可能很快觀測(cè)到這種變化，這僅是由于該任務(wù)持續(xù)了很長(zhǎng)時(shí)間，我們才發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)。

在卡西尼探測(cè)器之前，我們對(duì)于土衛(wèi)六了解很少，只知道它是土星最大的衛(wèi)星，大小幾乎與水星接近，并被一層厚厚的富氮大氣所覆蓋。而卡西尼探測(cè)器攜帶的設(shè)備能夠穿透這層厚厚的大氣，讓我們窺見(jiàn)土衛(wèi)六的地表景象，分析其大氣成分，并發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)六表面的液態(tài)海洋。這些湖泊海洋中的液體主要是甲烷和乙烷，并且這些湖泊海洋更多地集中在兩極高緯度地區(qū)，而在低緯度靠近赤道的區(qū)域則廣泛分布著干旱地區(qū)，呈暗黑色，由碳?xì)浠衔锝M成的沙漠覆蓋著這些地區(qū)。而在土衛(wèi)六的地下深處，可能存在一個(gè)巨大的液態(tài)水海洋。

土衛(wèi)六是整個(gè)太陽(yáng)系內(nèi)除了地球之外唯一一個(gè)被發(fā)現(xiàn)擁有液體循環(huán)的星球，盡管它的液體并不是液態(tài)水。土衛(wèi)六上每個(gè)季節(jié)長(zhǎng)度是7.5個(gè)地球年。從2011年以來(lái)，卡西尼探測(cè)器注意到在土衛(wèi)六的南極地區(qū)附近出現(xiàn)了從秋季向冬季轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，同時(shí)北半球則開(kāi)始顯露夏季來(lái)臨的種種跡象。

在土衛(wèi)六表面，卡西尼探測(cè)器觀測(cè)到大量類似地球上撒哈拉大沙漠中那種波浪狀的沙丘，主要集中在接近赤道的地區(qū)。科學(xué)家們認(rèn)為這些沙丘的成分是碳?xì)浠衔锝M成的有機(jī)質(zhì)顆粒。圖像顯示這些沙丘的寬度一般可以達(dá)到

1公里～2公里，綿延數(shù)百公里，高度超過(guò)100米，非常巨大。

科學(xué)家們注意到，土衛(wèi)六大氣中顯示復(fù)雜的化學(xué)特性，主要由甲烷和氮?dú)庀嗷プ饔貌a(chǎn)生復(fù)雜的化學(xué)分子，最終形成籠罩整個(gè)土衛(wèi)六的厚厚的橘色霧霾?？茖W(xué)家們認(rèn)為土衛(wèi)六上會(huì)有降雨現(xiàn)象，但是降下來(lái)的不是液態(tài)水滴，而是液態(tài)的甲烷和乙烷。目前仍然無(wú)法解釋土衛(wèi)六上為何會(huì)有這么多的有機(jī)物質(zhì)。

數(shù)十年以來(lái)，科學(xué)家們并不知道土衛(wèi)二其實(shí)是太陽(yáng)系里面表面反照率最高的星球，也不知道土衛(wèi)二與土星光環(huán)中的E環(huán)之間存在著怎樣的密切聯(lián)系。卡西尼探測(cè)器的探測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土衛(wèi)二地表覆蓋的“皚皚白雪”，以及E環(huán)中大量的冰粒物質(zhì)，其實(shí)都來(lái)自土衛(wèi)二地下的全球性鹽水海洋以及地表形成的太空熱泉噴流。

卡西尼探測(cè)器的磁強(qiáng)計(jì)采集的數(shù)據(jù)引起了科學(xué)家們的注意——土衛(wèi)二附近似乎有什么東西在擾動(dòng)土星磁場(chǎng)，似乎有什么東西在從土衛(wèi)二上向外噴射。

很快，卡西尼探測(cè)器便找出了事情真相：土衛(wèi)二是一顆極為活躍的星球，其地下存在一個(gè)巨大的全球性地下鹽水海洋。并且，透過(guò)地表的巨型裂谷系統(tǒng)，這個(gè)地下海洋正向太空中噴射大量的水汽和冰晶。卡西尼探測(cè)器測(cè)定其噴出的速度高達(dá)每秒400米左右，形成一個(gè)高出土衛(wèi)二地表數(shù)百公里的“太空噴泉”。其中有些水冰物質(zhì)會(huì)落回土衛(wèi)二地表，構(gòu)成了那里的“皚皚白雪”，另一些則逃離土衛(wèi)二并補(bǔ)充到了土星光環(huán)中的E環(huán)之中。

2005年，卡西尼探測(cè)器上的相機(jī)對(duì)土衛(wèi)二地表進(jìn)行了詳細(xì)成像，在其南極地區(qū)發(fā)現(xiàn)大量被稱作“虎斑”的裂谷系統(tǒng)。這里的地形出乎意料的年輕且復(fù)雜，幾乎完全沒(méi)有撞擊坑。整個(gè)地區(qū)似乎漂浮著大量的海上冰山和裂隙遍布的表面。令人意料之外的是，卡西尼探測(cè)器還探測(cè)到這些裂谷系統(tǒng)上方似乎存在水汽和冰晶成分，后續(xù)的數(shù)據(jù)分析工作確鑿無(wú)疑地認(rèn)為這些裂谷內(nèi)正在噴射出水體。

在2008年的一次近距離飛掠中，卡西尼探測(cè)器勇敢地直接穿越這片水霧，并直接對(duì)水汽樣本進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中成分包括揮發(fā)性氣體、水汽、二氧化碳和一氧化碳，以及有機(jī)物質(zhì)的混合成分。而這些有機(jī)物質(zhì)的密度則超過(guò)事前預(yù)計(jì)數(shù)值的20倍以上。

隨著時(shí)間推移，科學(xué)家們注意到土衛(wèi)二地表的這些裂谷系統(tǒng)正處于不斷運(yùn)動(dòng)之中，有些地方裂谷在縮小，有些地方則在擴(kuò)大。顯然土衛(wèi)二正在遭受強(qiáng)烈的潮汐作用，而這很有可能為這顆小小的星球提供大量的熱源。

而通過(guò)分析重力測(cè)量數(shù)據(jù)，科學(xué)家們認(rèn)為在土衛(wèi)二南極地區(qū)下方大約30公里～40公里厚的冰層之下，有一個(gè)深度大約10公里的巨型地下海洋。

2015年10月，卡西尼探測(cè)器最后一次飛掠土衛(wèi)二，但她采集的數(shù)據(jù)，將讓科學(xué)家們?cè)谖磥?lái)多年內(nèi)受益無(wú)窮。

20年來(lái)，卡西尼探測(cè)器完成軌道圈數(shù)294次，執(zhí)行了250多萬(wàn)個(gè)命令，拍攝了45萬(wàn)多張照片，孜孜不倦地向地球發(fā)來(lái)635GB的科學(xué)數(shù)據(jù)和資料，刷新人類對(duì)土星的認(rèn)識(shí)，為我們揭示更多太陽(yáng)系的真相。endprint