美国国家航空航天局(NASA)正在向土星的卫星泰坦发射“蜻蜓”(Dragonfly),执行一项革命性的任务——原因如下

美国国家航空航天局蜻蜓旋翼飞机

蜻蜓号是一个旋翼着陆器任务,是美国宇航局新前沿计划的一部分,旨在利用土卫六的环境来取样材料,并确定不同地质环境下的表面成分。这一革命性的任务概念包括探索不同位置的能力,以确定土卫六环境的可居住性,调查生命起源前的化学进展,甚至寻找可能表明基于水和/或碳氢化合物的生命的化学特征。yabovip2021功劳:约翰霍普金斯APL

土卫六上的甲烷海洋和橙色烟雾,在某些方面是我们所发现的与地球最相似的世界。尽管它只是一个被引力束缚在宇宙统治者身上的卫星,土星在美国,土卫六拥有一个行星的一切特征,包括云、雨、湖泊和河流,甚至还有一个由盐水组成的地下海洋。

1655年,荷兰天文学家克里斯蒂安·惠更斯发现了土卫六,并简单地称之为“土星的月亮”。它后来以一群希腊神话中的神灵命名,被称为泰坦。

卡西尼号的泰坦三景图

这三张卡西尼号飞船拍摄的土卫六照片说明了同一个地方在不同波长的光线下是如何不同的。来源:美国宇航局/喷气推进实验室/空间科学研究所

这个土星最大的卫星的真实性质一直是不可思议的,直到美国国家航空航天局卡西尼号宇宙飞船在探索土星系统的13年时间里,对土卫六进行了127次近距离飞行。2005年,卡西尼号还向土卫六发射了欧洲航天局的惠更斯号宇宙飞船,最终揭开了这颗壮丽卫星的面纱。

现在,美国国家航空航天局(NASA)正准备发射类似无人机的“蜻蜓”(Dragonfly)航天器,进一步挖掘这个世界,它已成为最重要的探索目标之一。泰坦如此诱人的五个原因:


蜻蜓号是美国宇航局的一项任务,旨在探索土星最大的卫星土卫六的化学性质和可居住性。yabovip2021图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/约翰霍普金斯大学应用物理实验室

1)它是太阳系中唯一一颗有厚厚的大气层的卫星

大气是包裹着天体的气体分子。在地球上,我们的大气层保护我们免受太阳辐射;它还有助于维持和循环热量,并散发滋养生命的气体。

卫星也有大气层,但除了一个卫星外,其他卫星的大气层都很薄,几乎不存在。在太阳系众多的卫星中,土卫六的大气层是……嗯,一个土卫六。这颗卫星的大气层是地球的四倍,如此厚重而不透明,使得土卫六的真实尺寸在几个世纪里都被掩盖了。事实上,土卫六一直被认为是最大的卫星,直到木卫三打破了这个记录。木卫三大约是地球的三分之一,只比土卫六大2%。

1944年,荷兰裔美国天文学家杰勒德·柯伊伯(Gerard Kuiper)使用一架强大的新望远镜发现土卫六被气体包裹着。但直到卡西尼号派出惠更斯号探测器穿过土卫六的大气层,科学家们才终于详细地看到了这个被神秘笼罩了350年的世界的表面。

土卫六稠密的大气层为科学探索提供了关键的好处,尤其是它的重力小(只有地球的1/7)和低温(零下290度)华氏温度, -179年摄氏94开尔文)。这三个特性将会有所帮助蜻蜓可以轻松地停留在土卫六表面上方,用很少的能量飞得更快更远。事实上,蜻蜓号预计将在为期三年的任务中飞行100多英里(160公里),这几乎是所有飞机飞行距离的两倍火星流浪者的总和。

泰坦《暮光之城》的阴霾

在这张2005年卡西尼号拍摄的土卫六上层大气的照片中,可以看到单独的薄雾层。来源:NASA/ jpl -加州理工学院/空间科学研究所

它的大气层比其他任何地方都更像地球

土卫六的大气层主要由氮组成(约95%),地球的大气层也是如此(78%)。它还含有约5%的甲烷,以及少量其他富含碳的化合物。

这两个星球的一个显著区别是氧气,土卫六上没有氧气,但氧气占地球空气的21%。但情况并非一直如此。38到25亿年前,当微生物统治地球时,这里没有氧气;相反,空气中充满了甲烷,这些甲烷是由这些在海洋中安静地繁殖的简单微生物产生的。一些科学家怀疑,有时甲烷有助于在地球周围形成不透明的橙色薄雾,就像在土卫六上一样。事实上,这种裹尸布可能有助于养育地球上的生命,因为它能保持地球温度,并屏蔽来自太阳的有害紫外线辐射,这些辐射可以分解DNA.如果微生物能够代谢掉在空气中的有机颗粒,它也可能提供了营养。

土卫六会和数十亿年前的地球很像吗?科学家们是这样认为的。他们渴望通过“蜻蜓”了解土卫六大气中散发的化学物质是否与塑造地球空气的化学过程相似。yabovip2021

3)这里发生了有趣的化学反应yabovip2021

它只需要大气中的两种成分——甲烷和氮——就可以释放出一个复杂的有机化学网络,这使得土卫六独特而吸引了科学家。yabovip2021太阳的辐射将这些分子分开后,组成它们的碳、氢和氮原子可以重新组合,形成各种复杂的有机化合物,并定居在表面。因为它们含有碳,所以被称为“有机”,这些分子是地球上生命的基石。因此,科学家们急切地想知道土卫六上有哪些化合物,以及它们是否与可能在地球上播下生命种子的化合物相似。

是否有微生物存在泰坦对科学家来说是一个有趣的问题。一方面,月球表面明显缺少一种重要的成分:液态水。在地球上,液态水对生命至关重要,因为它润滑了分子过程,分配了营养物质,以及其他特性。

另一方面,科学家们还没有排除土卫六的液态甲烷环境可能适合奇异的生命形式。毕竟,科学家们知道,地球上的微生物可以生活在最极端的环境中,包括远低于冰点的温度,高辐射,几乎没有水的地区。类似的生物能在土卫六的艰难环境中生存下来吗?

蜻蜓在泰坦上

泰坦上的蜻蜓的艺术家概念。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/约翰霍普金斯大学应用物理实验室

4)这是一个无法在实验室复制的实时科学实验

科学家们仍在努力了解地球上的生命是如何在大约十亿岁的时候开始的。许多人试图通过在实验室中重建地球的原始环境来了解更多。一次又一次,他们试图激发化学反应,将年轻地球的分子汤变成生物的海洋。但生命漫长的时间尺度对于实验室实验来说太长了。

这就是土卫六的作用所在。许多科学家认为,月球可能是一个进行了多年的生命前化学的虚拟实验室。yabovip2021当蜻蜓号于2034年抵达土卫六时,它将在土卫六表面的几个地点收集这些实验的结果,这些实验具有不同的地质历史。探测器将在塞尔克陨石坑结束任务,那里丰富的有机化合物可能与过去的液态水混合了很长一段时间,创造了至少在地球上可以支持生命的条件。

泰坦的表面

欧空局的惠更斯号探测器成功降落在土卫六上后,于2005年1月14日传回土卫六表面的这张照片。来源:ESA/NASA/JPL/亚利桑那大学

它让我们想起了地球,但有一些奇怪的变化

土卫六的地形,甚至地貌,看起来都与地球出奇地相似。然而,仔细观察,每个熟悉的特征都有一个奇特的特征。

例如,蜻蜓号的着落地点在赤道地区香格里拉,那里的沙丘很容易与非洲南部国家纳米比亚的沙丘相混淆。纳米比亚的沙丘高达1000英尺(300米)。在土卫六上,发现的最高沙丘高达300至近600英尺(100至175米)。但是,这些沙丘不是由沙子组成的,而是由深色的碳氢化合物颗粒,或者冰冻的甲烷和乙烷组成的,它们可能类似于咖啡渣。

泰坦还有其他惊人的相似之处:像地球一样,土卫六由流动的河流和湖泊雕刻而成,海洋以神话中的海洋生物命名。但这些液体体,有些有北美五大湖那么大,是由甲烷而不是水组成的。当气体流过地表,侵蚀岩石时,它产生的山丘和山谷让人想起美国犹他州的白峡谷和中国广西的那些地方。

散落在土卫六表面的岩石看起来也很熟悉。然而,它们是由水冰构成的,在月球深不可测的寒冷天气中保持固态。科学家们还怀疑土卫六可能有活火山,但它们喷出的是液态水“熔岩”,而不是熔融的岩石。从土卫六的表面上看,看到天空中的云朵,你可能会觉得很自在。然而,它们有时不是用水,而是用甲烷雨淋湿土卫六的表面。

1评论在“美国宇航局将蜻蜓派往土星的卫星泰坦执行革命性任务——原因如下”

  1. 我希望蜻蜓号能在土卫六上找到有机分子或者生命来证明宇宙中可能存在丰富的生命。然而,我对地球上的宗教发现感到担忧。

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