最终的卡西尼轨道为我们理解土星系统提供了巨大的飞跃

突破性的科学诞生于土星的超近轨道

插图:美国宇航局的卡西尼宇宙飞船在土星的轨道上。学分:NASA /姓名

从地球最终轨道上出现的新研究国家航空和航天局卡西尼宇宙飞船代表了我们对宇宙理解的巨大飞跃土星系统-特别是神秘的,从未探索过的行星和它的环之间的区域。当新的问题被提出时,一些先入为主的想法被证明是错误的。

根据卡西尼号大结局的发现,六个研究小组将于10月5日在《科学》杂志上发表他们的研究成果。当时,飞船燃料耗尽,任务小组驾驶卡西尼号在22个轨道上惊人地接近土星,然后在2017年9月最后一次坠入大气层时故意将其蒸发。

知道卡西尼号的日子不多了,它的任务小组就去寻找金子。宇宙飞船飞到了它从未设计过的地方。它第一次探测了土星的磁化环境,穿过冰冷的岩石环粒子,并在环与云顶之间1200英里宽(2000公里宽)的缝隙中嗅到了大气。不仅飞行轨迹将航天器推到了极限,新发现还说明了仪器的强大和灵活。

土星的超近轨道

插图:美国宇航局的卡西尼号飞船俯冲在土星及其最里面的光环之间,这是这次任务的大结局的一部分。学分:NASA/JPL加州理工学院

更多的大结局科学成果即将到来,但以下是今天的一些亮点:

  • 镶嵌在水中的复杂有机化合物纳米颗粒从土星环降落到其高层大气中。科学家们看到了水和硅酸盐,但他们惊讶地看到了甲烷、氨、一氧化碳、氮和二氧化碳。有机物的组成不同于在土卫二上发现的,也不同于在土卫六上发现的,这意味着在土星系统中至少有三个不同的有机分子库。
  • 这是卡西尼号第一次近距离观察到环是如何与行星相互作用的,并观察到内环颗粒和气体直接落入大气层。一些粒子带着电荷沿着磁力线旋转,在高纬度落入土星——这种现象被称为“环雨”。但科学家们惊讶地发现,其他行星也在土星的赤道处被迅速拖入土星。而且这些物质从环中脱落的速度比科学家们想象的要快——每秒可脱落2.2万磅(1万公斤)的物质。
  • 科学家们惊奇地发现,土星环和土星大气之间的缝隙中的物质是什么样子的。他们知道环中的粒子从大到小不等。但间隙中的取样显示,大部分是微小的纳米级颗粒,如烟雾,这表明一些未知的过程正在研磨颗粒。
  • 土星和它的光环之间的联系比科学家们想象的还要紧密。卡西尼号发现了一个以前未知的电流系统,它将土星环连接到土星大气层的顶部。
  • 科学家们在土星周围发现了一条新的辐射带,它靠近土星,由高能粒子组成。他们发现,虽然传送带实际上与最里面的环相交,但环非常纤细,不会阻止传送带的形成。
  • 与太阳系中所有其他具有磁场的行星不同,土星的磁场几乎完全与其自转轴对齐。新数据显示,磁场倾斜度小于0.0095度。(地球磁场与自转轴倾斜11度)根据科学家对行星磁场如何产生的所有了解,土星不应该有磁场。物理学家们将致力于解开这个谜。
  • 卡西尼号在土星磁极上方飞行,直接对产生无线电发射的区域进行采样。这一发现使直接测量该行星射电源的数量增加了一倍多,这是科学家能够研究被认为在整个宇宙中运行的射电产生机制的为数不多的非地球地点之一。

卡西尼号项目科学家琳达·斯皮尔克说,对于卡西尼号任务来说,从大结局轨道出发的科学证明了潜入缺口的计算风险——掠过上层大气并绕过内圈边缘。

斯皮尔克说:“该地区发生的一切几乎都令人惊讶。”。“这就是去那里探索一个我们从未去过的地方的重要性。这次探险真的获得了回报——数据令人激动不已。”

卡西尼号的新发现

卡西尼号直接取样的一些发现:复杂的有机物从土星环上落下;内圈粒子带上电荷并沿磁力线运动;新发现的电流系统和辐射带;近距离测量土星的近零磁场倾斜。学分:NASA/JPL加州理工学院

卡西尼号飞船的数据分析仪器将持续数年,有助于描绘一幅更清晰的土星图景。

斯皮尔克说:“当我们把这些谜团拼凑在一起时,仍有许多谜团。”“卡西尼号最后轨道的结果比我们想象的更有趣。”

《科学》杂志发表的论文有:

10月4日,随着科学出版物禁令的解除,描述与这些发现互补的研究的文章将在网上发布地球物理研究快报(GRL),美国地球物理联合会(AGU)杂志。

开创性的科学诞生于土星

这幅插图想象了美国宇航局卡西尼号飞船最后一次在土星和土星最内环之间俯冲时的景象,这是该任务大结局的一部分。学分:NASA/JPL加州理工学院

卡西尼-惠更斯任务是美国航天局、欧空局(欧洲航天局)和意大利航天局的合作项目。美国宇航局喷气推进实验室是位于帕萨迪纳的加州理工学院的一个部门,为华盛顿的美国宇航局科学任务理事会管理这项任务。喷气推进实验室设计、开发和组装卡西尼号轨道器。该雷达仪器由JPL和意大利航天局与来自美国和几个欧洲国家的团队成员合作制造。

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