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天文学家庆祝泰坦登陆10周年
发布日期:2018-05-16

十年前,欧空局的惠更斯探测器通过下降到土星最大的月亮泰坦表面进入历史书。人类首次成功尝试探索外太阳系中的另一个世界。 /

2005年1月14日,一名来自地球的探险者跳伞进入外星人的阴霾,走向一个不确定的命运。在持续两个多小时的平缓下降之后,它在一片冰冷的鹅卵石周围的寒冷洪泛平原上坠落。凭借这项壮举,惠更斯探测器完成了人类首次在外太阳系的月球上着陆。惠更斯平安地坐在土星最大的月亮泰坦上。

强壮的探测器不仅在降落和着陆后幸存下来,而且还继续在泰坦冰冷的表面上传输数据超过一个小时,直到其电池耗尽。

自从那个历史性的时刻以来,来自世界各地的科学家们纷纷涌入了关于泰坦的大量数据,这些数据是由惠更斯(Huygens) - 一个欧洲航天局的项目 - 以及它的母舰 - 美国国家航空航天局的卡西尼号航天飞机发送到地球的。在过去的十年里,来自动态太空船二重奏组的数据揭示了令人惊讶的地球般世界的许多细节。

除了需要技术上的魔力来完成这次巡回演习外,国际合作伙伴关系对于成功向土星和泰坦提供这两艘航天器至关重要。

记住泰坦(登陆):十年前的今天,即2005年1月14日,惠更斯探测器降落在土星最大的月亮泰坦上。 /

“这个雄心勃勃的规模代表着国际合作的胜利,”美国国家航空航天局喷气推进实验室在加利福尼亚州帕萨迪纳的卡西尼项目经理伯爵玉米说。

“从1982年的任务正式开始到23年后的惠更斯壮观的登陆,直到今天,卡西尼 - 惠更斯都取得了很大的成功,得益于十几个国家之间巨大的协同合作。 Maize说,这个团队合作仍然是该项目的一个主要优势,因为卡西尼轨道器继续探索土星系统。

科学总结:泰坦10年揭幕

十年前,泰坦被认为是一个隐藏的,朦胧的世界。美国国家航空航天局的卡西尼号和欧洲航天局的惠更斯探测器所做的发现揭示了泰坦是一个“外星人地球”,为科学家提供了一个独特的世界来探索。

Titan最重要的发现包括:

湖泊和海洋

泰坦是一个由湖泊和海洋组成的世界,由液态甲烷和乙烷组成。据信,这些碳氢化合物主体由月球大气中云层的甲烷和乙烷降雨补充。泰坦是太阳系中唯一已知具有类似地球的液体流过其表面的其他地方。

主动气象学和地表过程

液态甲烷在泰坦表面上滴下。就像地球上的云彩一样,泰坦上的云层通过蒸发和冷凝循环形成,甲烷蒸气从地表升起,形成云层,并随着降水回落。惠更斯的数据表明,Titan对流层中存在层状甲烷云,高度在5至20英里(8至30公里)之间。泰坦的“水文”循环在月球表面引起可见的变化。

有机沙海

在泰坦黑暗的赤道地区观察到沙丘的海洋,就像地球阿拉伯沙漠中的沙丘一样。科学家们认为,沙子不是由地球上的硅酸盐制成的,而是由大气中含有碳氢化合物的固体水冰制成的。图片显示,泰坦的沙丘巨大,平均长达0.6至1.2英里(1至2公里),长达数百英里(公里),高达约300英尺(100米)。

惠更斯探测器的休息场所 - 一个柔软的沙质河床 - 的位置经过一段时间才被确认,发现了两处位于着陆点以北约20英里(30公里)的纵深沙丘。卡西尼雷达和探测器的图像中都能看到难以捉摸的地形。

首次确定外星海的深度

Titan的第二大海Ligeia Mare被发现深约560英尺(170米)。这是科学家第一次能够确定另一个世界表面开放液体的深度。部分原因可能是因为液体原来主要是透明的甲烷,使雷达信号很容易通过。

河道和冰卵石

在惠更斯探测器下降期间拍摄的图像显示了河道和洪泛平原。探测器的相机揭开了一个高原,其中有大量的黑暗通道被切入,形成了与地球上许多相似点的排水网络。狭窄的通道汇聚成宽阔的河流,流入广阔的黑暗低地地区。在惠更斯探测器着陆点也观察到由​​水冰组成的类似地球的河流岩石。来自卡西尼的雷达证据表明,闪电洪水已经在泰坦上雕刻出了这些圆形的水冰块,这可能源于高地上的水冰冰层。

分离的阴霾的崩溃

泰坦巨大的气氛笼罩在厚厚的光化学烟雾中。 2006年至2010年间,“分离”层之一的海拔从310英里降至仅240英里(约500公里至380公里)。高度的变化表明,泰坦的烟雾层与季节性气候循环耦合。

丰富的大气化学,包括丙烯

惠更斯探测器首次直接测量了泰坦的低层大气。探针返回的数据包括气态成分,同位素比率和微量气体(包括有机化合物)的高度剖面。惠更斯还直接采样了大气中的气溶胶,并确认碳和氮是它们的主要成分。卡西尼在泰坦的气氛中检测到丙烯,一种用于制造家用塑料的化学品。这是除地球以外的任何月球或行星上塑料成分的首次明确检测。观察到的其他化学物质表明富含和复杂的化学来源于甲烷和氮,并演变成复杂的分子,最终形成围绕冰冷月亮的烟雾。

大气中的氩-40同位素

惠更斯在泰坦大气中检测到Argon-40,一种同位素或氩元素类型,表明泰坦内部仍然活跃。这在月球中并不常见,也是泰坦地下液态水的第一个线索之一。泰坦表面上的惠更斯探针的存在对于检测这种物质至关重要,因为它大部分集中在大气的底部(由于它与包含大气的较轻分子相比较重)。

液态水下潜海洋

卡西尼对泰坦的大量重力测量显示,这颗月亮隐藏在其表面之下的内部液态水/氨气。惠更斯还在下降过程中检测到无线电信号,强烈暗示在月球表面下方35至50英里(55至80公里)处有一个海洋。全球海洋液态水的发现使泰坦成为我们太阳系中可能包含适宜居住环境的少数世界。

来源:普雷斯顿戴斯,喷气推进实验室

图片:NASA / JPL -Caltech