卡西尼号 1997-2017：无尽发现之旅，十亿公里外神秘海洋生命的希望
今天美国东部标准时间下午 5 点 30 分左右，美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船将被它自 13 年前抵达土星世界以来一直浪漫的行星最后拥抱的压力和温度压垮。人类的巨大行星际飞跃为天文学的一些最伟大发现打开了大门。
卡西尼号 (NASA) 所见的土星 1997 年，美国宇航局以火星探路者任务的完美着陆来庆祝它重返这颗红色星球。火星探路者是一项非常节俭的任务，成本低于两年前凯文科斯特纳的电影《水世界》。但一项更大的任务，其成本是其 10 倍以上，并且开发了大约 10 年，也在 1997 年启动——没有太多媒体或公众大张旗鼓。
卡西尼惠更斯号是美国宇航局与欧洲航天局合作的旗舰任务，前往土星——研究这颗行星及其卫星。 Voyager-1 和 Voyager-2 以及 Pioneer 的几次飞越返回了足够有趣的数据，让 NASA 领导的航天机构联盟相信，对土星执行重大任务的时间已经到来。由于土星距离太远，任务将由钚燃料放射性热发电机提供动力。任务所需的电力将少于室内空调所需的电力——相当于八个 100 瓦的灯泡。卡西尼号将携带惠更斯号探测器，该探测器将试图登陆太阳系最有趣、最像地球的卫星之一泰坦。
卡西尼号沿着风景优美的路线飞往土星——它飞过金星、地球和木星，在七年内行驶了 20 亿英里到达目的地。当卡西尼号准备好围绕土星进入轨道时，美国宇航局的下一代火星探测器“勇气号”和“机遇号”已经在地面上。
***
地球和火星有相似之处——都是由硅酸盐构成的类地行星，都有地表水。但土星完全不同。
想象一下降落在土星上——没有坚固的表面可以行走。土星有一个金属核心，上面覆盖着金属和液态氢。它由气体组成，理论上可以漂浮在水面上——土星的密度比水低 30%。尽管这颗行星的体积大约是地球的 700 倍，但其密度却是地球的八分之一。
厌倦了只看地球上的一个月亮？土星上有 62 个。其中最大的泰坦比水星还大。
如果您认为艾尔玛飓风很糟糕，请想一想：土星上的风暴以 1,200 英里/小时的速度强了大约 10 倍，并且持续数年到数十年。
害怕地球上的闪电？土星上的风暴有时每 1/10 秒产生一次闪电。
在地球上感觉老了？土星上的一年是 29 个地球年！
***
那么，卡西尼号在其 14 年的任务中取得了哪些科学成就？该航天器完成了大约 300 圈土星轨道，其中包括超过 150 次卫星飞越；它在不同的卫星上发现了六个新卫星和两个地下海洋。和地球一样，土星有四个季节；卡西尼号能够对其中三个进行采样。
惠更斯号探测器携带了大量仪器，旨在进入土星大气层并在大约 3 小时的下降过程中幸存下来，并且在海洋着陆时也能幸存下来。它成功降落在泰坦上，这是迄今为止美国宇航局航天器降落的最远天体。
和地球一样，泰坦的大气主要是氮，还有微量的甲烷。因为地球的甲烷有生物来源，所以问题是土卫六上的甲烷是否与生命有关。惠更斯号探测器揭示了泰坦上一个迷人的世界——温度约为 –180 摄氏度，或比南极洲还冷，大气压力比地球表面高出约 50%。甲烷更靠近地表，可能存在近地表液态甲烷源。
地球上的火山图片让人联想到炽热的火山岩浆和气体；想象一座寒冷的火山。卡西尼-惠更斯号探测器发现了冰火山活动的有力证据——水冰和碳氢化合物混合物被喷入泰坦厚厚的大气层的火山。事实上，现在认为冰火山作用在外行星的卫星中相当普遍。
***
你会在太阳系的哪个地方找到生命？这可能是卡西尼号最伟大的发现。来自航天器的数据表明，在土星卫星土卫二的冰壳下有一片比太平洋更深的大洋。在某些地方，地壳只有大约一英里厚。更重要的是，土卫二内部可能有一个热源，导致海洋中的水在地表喷发。土卫二的海洋是黑暗的，比太平洋平均深度深八倍。
这种生态环境与地球极其相似——在地球上，这样的栖息地支持生命。大多数地球海洋都是黑暗的——没有阳光渗透的无光区距离地表仅一公里，而海洋在某些地方可能深达 11 公里，例如马里亚纳海沟。在地球上，存在导致海底火山或热液活动的热源。这些热液喷口曾经被认为是不适宜生命生存的：毕竟，什么样的生物会生活在冰冷的海水中、漆黑的水中、海底的高压、富含硫的酸性条件中？然而，最近由美国宇航局资助的研究表明，生命在水下火山喷口中蓬勃发展。由于没有光，一些微生物是化学自养的，这意味着它们从化学反应中获取能量——与地球表面的生物相反，它们是光自养的（从光中获取能量）。
***那么，这个价值数十亿美元的问题是：如果在地球海洋下的热液喷口中发现了生命，那么在土卫二庞大的地下海洋的黑暗深处是否也存在生命？如果是，这些生命形式的属性是什么？它们是微观的吗？它们是化学自养的吗？希望未来几十年对卡西尼号的后续任务将提供答案。
世界之外的生活 （来源：美国宇航局）
1997 年 10 月 15 日，升空： Titan IVB/Centaur 搭载卡西尼号轨道飞行器和 ESA 的惠更斯探测器升空。
1998 年 4 月 25 日，第一次飞越金星： 卡西尼-惠更斯号飞越金星，飞越金星表面 176 英里（284 公里）。重力辅助将航天器加速约 7 公里/秒，以帮助它到达土星
1999 年 6 月 24 日，第二次金星飞越： 在另一次绕太阳旅行后，卡西尼-惠更斯号进行了第二次金星飞越，以进行另一次重力辅助，这次是在距离金星 600 公里的范围内
1999 年 8 月 17 日，地月飞越： 发射近两年后，卡西尼-惠更斯号在距地球 1,100 公里范围内飞行，速度提升了 5.5 公里/秒
1999年12月-2000年4月，穿过小行星带： 卡西尼-惠更斯号成为有史以来第七艘通过这条带的航天器
2000 年 12 月 29 日，探索木星： 12 月 30 日，卡西尼-惠更斯号在 1000 万公里处最接近木星，与已经绕木星运行的伽利略号航天器一起提供了对木星系统的独特见解
2002 年 10 月 31 日，相机测试正常： 卡西尼号在到达土星前 20 个月的一次相机测试中拍摄了土星的图像。当时它距离土星 2.85 亿公里，几乎是地球和太阳之间距离的两倍
2004 年 4 月 7 日，观看土星风暴： 抵达土星三个月后，卡西尼号观测到两场风暴合并成一场更大的风暴——这是第二次在土星上观测到这种现象
2004 年 5 月 31 日，两个新月： 卡西尼号发现了两颗以前未知的卫星——Methone 和 Pallene，直径分别为 3 和 5 公里，使土星的已知卫星数量增加到 60。这将增加
2004 年 6 月 10 日，首先，菲比： 菲比是卡西尼号多次飞越月球的第一个。这艘宇宙飞船在距离暗月 2000 公里的范围内飞行，比航海者 2 号近 1000 倍，后者于 1981 年到达了距离菲比 220 万公里的范围内
2004年6月30日，土星入轨： 仍然携带惠更斯号探测器的卡西尼号成为第一个绕土星运行的航天器
2004 年 10 月 24 日，第一次与泰坦相遇： 在成功掠过土星卫星泰坦表面上方 1,200 公里的朦胧大气层后，航天器传回了信息和图片
2004 年 12 月 23 日，惠更斯探测器分离： 惠更斯号探测器与卡西尼号轨道器分离，开始为期三周的泰坦之旅
2005 年 1 月 13 日，下降到泰坦： 惠更斯号登陆泰坦——这是第一次也是唯一一次登陆太阳系外行星。下降持续了 2 小时 27 分钟，电池供电的探测器在泰坦表面又生活了 72 分钟，并传输了壮观的图像，揭示了与地球非常相似的气象和地质。
2006 年 3 月 8 日，月球上的液态水： 科学家们宣布了液态水库为土卫二南极地区提供巨大蒸汽云的证据，土卫二是土星的一个小卫星。二月初，卡西尼号在土卫二上发现了类似大气层的东西。
2008 年 5 月 31 日，主要任务结束： 在土星的四年里，卡西尼号揭示了关于这颗行星、它的光环和它的卫星的大量新知识
2010年2月2日，任务延长至2017年： 此次扩展使卡西尼号能够在土星绕太阳 30 年轨道的近一半时间里观察到土星系统的季节性变化
2011年6月21日，土卫二隐藏的海洋： 卡西尼号发现了更多证据表明土卫二冰壳下存在大规模咸水库
2012 年 3 月 1 日，Dione 的新鲜空气提示： 卡西尼号嗅到了土星卫星迪奥涅周围的分子氧离子。离子稀疏——每 11 立方厘米一个
2014 年 3 月 5 日，第 100 次泰坦飞越： 每次飞越都提供了更多关于泰坦及其与地球惊人相似之处的知识。泰坦真的是处于深度冻结状态的早期地球
2014 年 7 月 27 日，土卫二上的 101 个间歇泉： 101个不同的间歇泉表明液态水有可能从月球的地下海一直到达地表
2017 年 4 月 12 日，生命的能源？ 科学家们宣布了在土卫二的地下海洋中可能为生命提供化学能源的氢气的迹象
2017 年 4 月 23 日，最终泰坦飞越： 卡西尼号在第 127 次和最后一次进近时从泰坦表面上方 979 公里处飞过
2017 年 4 月 26 日，总决赛开始： 卡西尼号通过 22 次大胆循环穿过土星与其最内环之间的间隙，比以往任何时候都更近，并在此过程中探索一个全新的土星世界，标志着其历史使命的结束
2017 年 9 月 15 日，总决赛： 距离太空中还有 20 年的时间，卡西尼号将最后一次坠入土星的大气层。它将被土星最后拥抱的压力和温度压碎和蒸发。
和你的朋友分享:
