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卡西尼号临走前的绝杀:闯入土星超近轨道探索

  最近来自卡西尼号飞跃最后轨道上的新研究表明,人类对土星系统的理解有了巨大的进步,尤其是在土星和土星环之间神秘的、从未被探索过的区域。

  2017年9月15日,卡西尼号土星探测器燃料将尽,科学家控制其向土星坠毁,北京时间19:55,卡西尼号与地球失去联系,它进入土星大气层燃烧成为土星的一部分。“卡西尼号”的任务至此结束,但是,当宇宙飞船的燃料耗尽前,任务小组利用22个轨道将卡西尼号引导到土星附近,于是它飞到了从未被设计用来飞行的地方。这是它第一次探测土星的磁化环境,穿过冰冷的岩石环颗粒,嗅探土星环和云层顶部之间1200英里(2000公里)宽的间隙内的大气。飞行路径不仅将航天器推到了极限,新的发现也说明了这些仪器是多么的强大和灵活。

  此次关于卡西尼号的一些发现:复杂的有机物从土星环中落下来;内圈粒子具有电荷并沿磁力线运动;新发现的电流系统和辐射带;近距离测量土星接近零的磁场倾斜。具体如下:

  这是科学家第一次近距离观察了土星环与行星的相互作用,观察到内部的光环粒子和气体直接坠入大气层,其具体成分是嵌入在水纳米颗粒中的复杂有机化合物,科学家们在其中看到了水和硅酸盐,也看到了甲烷、氨、一氧化碳、氮和二氧化碳。这些有机物的组成与土卫二上发现的有机物不同,也与土卫六上发现的有机物不同,这意味着土星系统中至少有三个不同的有机分子储藏库。

  科学家还发觉一些粒子带着电荷沿着磁力线盘旋,在高纬度落入土星,这种现象被称为“环形雨”。但是,科学家们也惊讶地发现,其他的行星被迅速拖进土星的赤道。这些物质以比科学家们想象的快得多的速度从圆环中掉落下来,每秒钟有22000磅(10000千克)的物质。

  在土星环和土星大气层之间的空隙中,科学家们惊奇地发现了这种物质。他们知道环上的粒子大小不一。但在间隙中的取样显示,大部分是微小的、纳米大小的颗粒,比如烟雾,这表明某种尚未可知的过程正在磨碎颗粒。

  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不为人知的电流系统,它将土星环和土星大气层的顶部连接起来。并且科学家们在土星周围发现了一个新的辐射带,它靠近土星,由高能粒子组成。他们发现,虽然这条带子实际上与最里面的圆环相交,但这个圆环非常纤细,不会阻止带子的形成。卡西尼号飞越土星磁极上空,直接取样产生无线电辐射的区域。这一发现使对地球射电源的直接测量数量增加了一倍以上。地球是为数不多的非陆地的地点之一,科学家们已经能够在那里研究据信在整个宇宙中运行的一种无线电产生机制。

  最后一个发现,不像太阳系中其他任何有磁场的行星,土星的磁场几乎完全与它的自旋轴一致。新数据显示磁场倾斜度小于0.0095度。(地球磁场自自转方向倾斜11度。)根据科学家们所知道的行星磁场是如何产生的,这是物理学家将要努力解决的一个谜团。

  针对这次对卡西尼号飞船仪器数据的分析将持续数年,有助于描绘土星更清晰的画面。

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