中国国家天文

当前位置: 首页 > 卫星 > 土卫六 >

土卫六的探测历史

时间:2018-06-29 06:36来源:中国国家天文
1979年9月1日,先驱者11号从距土星20800千米处掠过土星,拍摄到土星巨大的卫星土卫六的照片。并初步判断土卫六上的温度极低,生命几乎无法生存。 1980年11

1979年9月1日,先驱者11号从距土星20800千米处掠过土星,拍摄到土星巨大的卫星土卫六的照片。并初步判断土卫六上的温度极低,生命几乎无法生存。

1980年11月12日,旅行者1号从距土星124000千米处飞越土星,九个月后,即1981年8月25日,旅行者2号从距土星100800千米处飞过。这两个探测器对土卫六的探测结果表明,土卫六大气的主要成分是氮,其他成分为氩(占6%)、甲烷(2~3%)、氢(0.6%)。表面大气压力为1.5×10⁵帕,不过土卫六表面温度很低,为 -179℃,在距表面45千米高处的对流层顶,温度更低,为-203℃,难以指望孕育生命。

2004年10月26日,卡西尼土星探测器第一次飞越土卫六。

2004年12月13日,卡西尼土星探测器第二次飞越土卫六。

2004年12月24日,卡西尼土星探测器释放惠更斯子探测器。

2005年1月14日,惠更斯子探测器在土卫六表面降落,向地面观测站传回300多幅土卫六照片。

2007年10月~2008年7月间,卡西尼土星探测器在完成其它探测任务的同时,还将10次探测土卫六。


旅行者号

旅行者1号和旅行者2号曾经探测过土卫六。旅行者1号曾试图尽可能的接近土卫六;不幸的是,旅行者1号上没有仪器能够穿透土卫六上的迷雾,因为当时根本不知道上面有云层的存在。多年之后,在对旅行者1号桔色滤镜拍摄的图片进行复杂的数字处理后,虽仍然没有能够解释如世外桃源地区和镰刀地区明亮和黑暗地貌的成因,但从那时起,这些地区就开始被哈勃天文望远镜用红外线加以观测了。旅行者2号只是粗略的探测过土卫六,旅行者2号团队必须从“调整轨道让旅行者2号详细检视土卫六”和“使用另外一个访问天王星和海王星的轨道”中选取一个。由于旅行者1号没有能够观测到其表面地貌,旅行者2号团队选择了后一个方案。


先驱者号

1979年9月1日,,“先驱者11号”飞掠土星,考察了土卫六。不过,当“先驱者11号”考察土卫六时,正赶上一阵强烈的太阳风,严重地影响了发回的信息。地面控制中心只收到它在35万公里处拍下的5张高分辨率的照片。在照片上,土卫六呈现美丽的桔红色,像熟透了的桔子。“旅行者1号”于1980年11月11日飞临土卫六。它离云顶只有4000公里,探测取得完满的成功。就是这次,测得土卫六的直径为4828公里,而不是过去认为的5550公里。

只有先驱者11号、旅行者1号和2号三个探测器飞临土星进行过探测土星的活动。1979年9月1日,先驱者11号经过6年半的太空旅程,成为第一个造访土星的探测器。它在距离土星云顶20200千米的上空飞越,对土星进行了10天的探测,发回第一批土星照片。先驱者11号不仅发现了两条新的土星光环和土星的第11颗卫星,而且证实土星的磁场比地球磁场强600倍。9月2日第二次穿过土星环平面,并利用土星的引力作用拐向土卫六,从而探测了这颗可能孕育有生命的星球。

1980年11月12日,旅行者1号从距离土星12600千米的地方飞过,一共发回1万余幅彩色照片。这次探测不仅证实了土卫十、十一、十二的存在,而且又发现了3颗新的土星小卫星。当它距离土卫六不到5000千米的地方飞过时,首次探测分析了这颗土星的最大卫星的大气,发现土卫六的大气中既没有充足的水蒸气,其表面也没有足够数量的液态水。

1981年8月25日,旅行者2号从距离土星云顶10100千米的高空飞越,传回18000多幅土星照片。探测发现,土星表面寒冷多风,北半球高纬度地带有强大而稳定的风暴,甚至比木星上的风暴更猛。土星也有一个大红斑,长8000千米,宽6000千米,可能是由于土星大气中上升气流重新落入云层时引起扰动和旋转而形成的。土星光环中不时也有闪电穿过,其威力超过地球上闪电的几万倍乃至几十万倍。它再次证实,土星环有7条。土星环是由直径为几厘米到几米的粒子和砾石组成,内环的粒子较小,外环的粒子较大,因粒子密度不同使光环呈现不同颜色。每一条环可细分成上千条大大小小的小环,即使被认为空无一物的卡西尼缝也存在几条小环,在高分辨率的照片中,可以见到F环有5条小环相互缠绕在一起。土星环的整体形状类似一个巨大的密纹唱片,从土星的云顶一直延伸到32万千米远的地方。

旅行者2号发现了土星的13颗新卫星,使土星的卫星增至23颗。它考察了其中的9颗卫星,发现土卫三表面有一座大的环形山,直径为400千米,底部向上隆起而呈圆顶状,还有一条巨大的裂缝,环绕这颗卫星几乎达3/4周;土卫八的一个半球为暗黑,另一个半球则十分明亮;土卫九的自转周期只有9~10小时,与它的公转周期550天相去甚远;土卫六的实际直径为4828千米,而不是原来认为的5800千米,是太阳系行星中的第二大卫星,它有黑暗寒冷的表面、液氮的海洋、暗红的天空,偶尔洒下几点夹杂着碳氢化合物的氮雨等,这是人类了解生命起源和各种化学反应的理想之处。

惠更斯号

为了进一步探测土星和揭开土卫六的生命之谜,美国与欧空局联合研制了价值连城的卡西尼号土星探测器。1997年10月15日这个探测器发射升空,开始为期7年的漫长旅途。它预计2004年飞临附近空间,开展长达4年的环土星就近探测,并首次实现在土星的最大卫星土卫六上着陆,进行实地考察。卡西尼号直径约2.7米,总重达6吨,由轨道探测器和着陆器组成。其轨道探测器取名卡西尼号,装有12种探测仪器;着陆器取名惠更斯号,装有6台科学仪器。为了加快奔向土星的飞行速度,卡西尼号于1998年4月飞掠金星,获得第一次加速。随后它绕太阳公转一周,于1999年6月再次飞掠金星,获得第二次加速。同年8月,它在地球附近飞过,获得第三次加速。


之后,卡西尼号探测器将于2000年12月飞掠木星,得到最后一次加速。它定于2004年7月飞抵目的地与土星会合,进入环绕土星运行的轨道。同年11月,惠更斯号着陆器将脱离卡西尼号探测器飞向土卫六,穿过其云层,在土卫六上软着陆,然后将探测到的数据通过环土飞行的卡西尼号轨道器传回地球。卡西尼号进入环土星轨道后的任务是:环土星飞行74圈,就地考察土星大气、大气环流动态,并多次飞临土星的多颗卫星,其中飞掠土卫六近旁45次,用雷达透过其云气层绘制土卫六表面结构图,预计可发回近距离探测土星、土星环和土卫家族的图像50万帧。惠更斯号将成为第一个在一颗大行星的卫星上着陆的探测器。它将在2.5小时的降落过程中,用所带仪器分析土卫六的大气成分,测量风速和探测大气层内的悬浮粒子,并在着陆后维持工作状态1小时,揭示土卫六上是否有水冰冻结的海洋和是否存在某种形态的生命。它所收集到的数据和拍摄的图像通过卡西尼号探测器传回地球。

卡西尼-惠更斯号已在2004年7月1日到达土星,并且开始使用雷达测量土卫六表面地形的工作;卡西尼探测器在2004年11月26日飞跃到土卫六上方并且拍摂下很多高分辨率的土卫六表面图像,展现了人眼从来没有见过的明暗斑块。卡西尼号在2004年12月25日圣诞节释放出了惠更斯号,惠更斯号在2005年1月14日进入土卫六大气层进行详细探测。惠更斯号探测器可在土卫六的大气中烧毁前将相关数据发回。

惠更斯号探测器在2005年1月14日登陆土卫六。

2007年12月,卡西尼轨道探测器在靠近土卫六的第38次飞行中看到“安大略卫星湖”,但当时还不能确认其为液态。

随着“安大略卫星湖”的突破性发现,专家认为,土卫六其他地区众多与“安大略卫星湖”相似的“坑”也可能是湖泊。

2009年12月美国宇航局证实,土卫六“泰坦”地表上存在着液体。

“卡西尼号”太空探测器捕捉到由土卫六表面湖泊所反射的太阳光线。这一发现,证实了土卫六表面存在液体的说法。

科学家们由此认为,土卫六表面一些地区应该分布着许多大型湖泊状盆地,就是在这些地区存在液体。 土卫六是土星最大的卫星,与地球有许多相似之处,也正是这一点引起了科学家们的极大兴趣。近20年来,科学家们已经建立了关于土卫六的完整理论。

他们认为,土卫六表面存在液烃(NGLs) 海洋或湖泊。土卫六也被认为是太阳系中除地球之外唯一存在液体的行星状天体。虽然“卡西尼号”传回的数据并不能证明其表面存在巨大的海洋,但是它却明显透露了这样一讯息,即土卫六两极附近地区存在大型湖泊。

自从“卡西尼”号探测器在2004年开始环绕土卫六运转后,科学家们一直在寻找“镜面反射”现象。但是,土卫六的北半球一直处在冬季的黑暗之中,而科学家们认为北半球的湖泊比南半球多得多。

一直到2009年8月秋分时节,太阳的光线才逐渐开始直射到土卫六北半球的湖泊之上,此时也正是北半球春天的开始。

由于土卫六上空厚厚的大气层的干扰,土卫六表面所反射的太阳光大多数都被遮蔽。“卡西尼号”探测器也是在偶然间拍下了这张罕见的照片。照片拍摄于2009年7月8日。

美国宇航局与欧洲航天局合作的“惠更斯”号探测器在土卫六泰坦的沼气湖上漂流的景象。国家科学院7月6日公布的一份报告称,地外生物可能比专家之前预测的要奇怪得多。科学家需要考虑扩充有关地外生命特征的名单,包括所谓的“怪异”生命体,它们可以在地球生命无法存活在地方茁壮成长。


------分隔线----------------------------
栏目列表
推荐内容