突破性的科学从土星的超近轨道出现

插图:美国宇航局位于土星轨道周围的卡西尼号太空船。致谢:NASA / JPL-Caltech完整的图像和标题

从NASA的卡西尼号太空船的最终轨道中出现的新研究代表了我们对土星系统的理解的巨大飞跃 – 特别是地球与环之间神秘的,前所未有的探索区域。在提出新问题时,一些先入为主的想法变得错误。

根据卡西尼大结局的调查结果,六支研究小组将于10月5日在“科学”杂志上发表他们的作品。就在那时,由于航天器耗尽了燃料,特派团团队将卡西尼在22个轨道上引人注目地靠近土星,然后在2017年9月最终投入大气层时故意将其蒸发。

知道卡西尼号的日子已经屈指可数了,它的任务团队去寻找金牌。飞船从未飞过的地方飞过。这是第一次探测土星的磁化环境,飞过冰冷的岩石环状粒子,并在环和云顶之间的1,200英里宽(2,000公里宽)间隙中嗅探大气。飞行路径不仅将航天器推向了极限,而且新的研究结果也说明了仪器的强大和灵活性。

插图:美国宇航局的卡西尼号太空船在土星及其最内圈之间潜水,作为任务的大结局的一部分。致谢:NASA / JPL-Caltech完整的图像和标题

更多的大结局科学成果即将到来,但这里有一些今天的亮点:

  • 嵌入水中的纳米颗粒中的复杂有机化合物从土星环下降到高层大气中。科学家们看到了水和硅酸盐,但他们也惊讶地发现甲烷,氨,一氧化碳,氮和二氧化碳。有机物的成分不同于在月球土卫二上发现的成分 – 也与月亮泰坦上的有机成分不同,这意味着土星系统中至少有三个不同的有机分子库。
  • 卡西尼第一次密切关注环与地球的相互作用,并观察到内环颗粒和气体直接落入大气中。一些粒子带着电荷并沿磁场线旋转,在高纬度落入土星 – 这种现象被称为“环雨”。但科学家们惊讶地发现其他人在赤道上迅速被拖入土星。而且它比环形科学家想象的更快地掉出环 – 每秒多达22,000磅(10,000公斤)的材料。
  • 科学家们惊讶地看到这些材料在环和土星大气之间的间隙中是什么样的。他们知道整个环中的颗粒范围从大到小。但是,间隙中的采样显示出大部分微小的纳米尺寸的颗粒,如烟雾,这表明一些未知的过程正在研磨颗粒。
  • 土星及其环比科学家们认为的更加相互联系。卡西尼号揭示了一个以前未知的电流系统,将环连接到土星大气的顶部。
  • 科学家在土星周围发现了一条新的辐射带,靠近地球,由高能粒子组成。他们发现,虽然皮带实际上与最内圈相交,但是环是如此脆弱,以至于它不会阻挡皮带的形成。
  • 与我们的太阳系中每个其他具有磁场的行星不同,土星的磁场几乎完全与其旋转轴对齐。新数据显示磁场倾斜小于0.0095度。(地球的磁场从旋转轴倾斜了11度。)根据科学家们所知道的关于如何产生行星磁场的一切,土星不应该有。物理学家将努力解决这个问题。
  • 卡西尼号飞越土星的磁极,直接采样产生无线电辐射的区域。这项研究结果使来自地球的无线电源的直接测量数量增加了一倍以上,这是少数几个非地面位置之一,科学家们已经能够研究一种被认为在整个宇宙中运行的无线电发电机制。

卡西尼项目科学家琳达·斯皮尔克说,对于卡西尼号的任务来说,从大结局轨道上推出的科学不仅证明了潜入空间的计算风险 – 撇去高层大气并绕过内圈的边缘。

“几乎所有在该地区发生的事情都是一个惊喜,”斯皮尔克说。“那是去那里探索我们以前从未见过的地方的重要性。这次探险确实得到了回报 – 数据非常令人兴奋。”

对航天器仪器的卡西尼数据的分析将在未来几年内持续进行,有助于描绘出更清晰的土星画面。

卡西尼直接采样的一些发现:复杂的有机物从土星环中下降; 内环颗粒带电荷并沿磁力线传播; 新揭示的电流系统和辐射带; 并且近距离测量土星的近零磁场倾斜。致谢:NASA / JPL-Caltech

“许多谜团仍然存在,因为我们把拼图拼凑起来,”斯皮尔克说。“卡西尼号最终轨道的结果比我们想象的更有趣。”  

在Science上发表的论文是:

10月4日,随着科学出版物禁运的提升,描述与这些研究结果相辅相成的研究的文章将在网上发表在美国地球物理联盟(AGU)期刊的地球物理研究快报(GRL)上。

这个插图想象了美国宇航局的卡西尼号太空船在土星与其最内圈之间的最后一次潜水中的视图,作为任务的大结局的一部分。致谢:NASA / JPL-Caltech完整的图像和标题

卡西尼 – 惠更斯任务是美国宇航局,欧空局(欧洲航天局)和意大利航天局的合作项目。NASA的喷气推进实验室是加州理工学院在帕萨迪纳的一个部门,负责管理美国宇航局在华盛顿的科学任务理事会的任务。JPL设计,开发和组装了卡西尼号轨道飞行器。雷达仪器由JPL和意大利航天局共同建造,与来自美国和几个欧洲国家的团队成员合作。

有关Cassini的更多信息,请访问:

https://www.nasa.gov/cassini
https://saturn.jpl.nasa.gov

Gretchen McCartney 
Jet Propulsion Laboratory,Pasadena,  
Calif.818-393-6215  
gretchen.p.mccartney@jpl.nasa.gov 

Dwayne Brown / JoAnna Wendel  
NASA Headquarters,Washington  
202-358-1726 / 202-358-1003  
dwayne.c。 brown@nasa.gov / joanna.r.wendel@nasa.gov

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