卡西尼號13年的土星之旅，到底發現了什麼？土星環又藏著什麼秘密？

你覺得太陽系內顏值最高的行星是哪一顆 雖然沒有官方排名 但很多人都提名土星 畢竟土星是太陽系裏唯一自帶光環的行星 雖然說木星天王星和海王星也有 但幾乎可以忽略不計 自然就比不上土星惹眼了 而這漂亮的土星環也一直吸引着天文學家的目光 在2017年的9月15號 專爲探測土星而研製的空間探測器卡西尼號 結束了他長達20年的星際之旅 爲了避免因爲燃料耗盡失去動力而不受控制的 撞向可能有生命存在的土星的衛星 給衛星帶來宇宙污染 進而威脅上面的潛在生命 卡西尼號選擇以自殺的方式 躍入土星的大氣層 燃燒分解與土星融爲一體 徹底成爲土星的一部分 今天我們就來聊聊卡西尼號和土星的故事 卡西尼號的探索任務是土星 而在史前人類就已經知道了土星的存在 直到1610年 意大利天文學家 物理學家加利略加里雷採用望遠鏡真正看到了土星 之後土星環被確認 土星的衛星也相繼被發現 爲了探索太陽系外圍空間的物理情況 1973年先驅者11號發射升空 這是第一個就近探測土星的人造天體 雖然他的主要任務是研究木星 但他在1979年也順道拜訪了一下土星 給土星拍下了一些比較模糊的照片 但這些照片無法分析土星的表面特徵 下一個訪客是旅行者一號 同樣是在探測木星後的第二年 旅行者一號來到土星 這是人們第一次看到了土星 土星環以及它的衛星高解析度圖片 一年後旅行者二號到訪 從各個角度拍下了土星的照片 這些先行者傳回來的寶貴資料也給後來的卡西尼號的升空做足了準備 經過美國和歐洲16國十多年的籌備 1997年10月15號卡西尼號搭乘大力神4號運載火箭正式點火升空 其實卡西尼號是卡西尼惠更斯號的一個組成部分 卡西尼號的任務是環繞土星 卡西尼這個名字取自法國籍天文學家喬凡尼卡西尼 他是第一個發現土星的四個衛星的人 並且在1675年他發現了土星光環中間有條暗縫 後來這條暗縫以他的名字命名就叫卡西尼縫 而惠更斯號的任務則是登陸土星的衛星土爲六泰坦 他的名字則是來自另一位荷蘭籍的天文學家克里斯蒂安惠更斯 他是土爲六的發現者 土星那一圈巨大的光環也是他用自己研究的望遠鏡發現的 卡西尼號飛抵土星的星際之旅也很有意思 如果僅僅依靠火箭的推力飛向土星的話 卡西尼號至少需要70噸的燃料 然而直到現在人類還沒有研製出能夠攜帶這麼多燃料的火箭 所以科學家決定讓卡西尼號藉助行星的引力彈弓效應來加快速度 發射升空後的第一步 卡西尼號利用金星的引力使了一把勁 之後他讓太陽運行了一圈 再次靠近金星 獲得了金星引力的第二次加速 接着地球也推了他一把 卡西尼號總算是飛往太陽系的外層了 時間過去了三年 卡西尼號靠近木星 又獲得了木星引力的助力 速度超過了每秒30公里 向目的地土星飛去 要知道土星距離地球最近時不到13億公里 最遠時也不超過16億公里 然而卡西尼號因爲採用了上面所說的迂迴路線 總共飛行了35億公里 儘管多走了很多路 但飛行時間依然在掌控中 燃料也大大節省了 經過六年八個月漫長的太空之旅 卡西尼號終於在2004年聖誕節這天和惠更斯號揮手作別 成功進入土星軌道 開始對土星的大氣光環和衛星進行歷時四年的考察 在入軌過程中 科學家給卡西尼號安排了兩次穿越土星光環的行程 土星環位於土星的赤道面上 裏面是不計其數的碎塊顆粒 大的可達幾十米 小的不過幾釐米或者更小 它們被一層冰殼包裹着 所以在太陽的照射下會發出明亮的光 所以我們才能看到這條炫酷的環系統 土星環雖然延展的很寬 能達到20萬公里 但它最後處估計不超過150公里 所以當土星環的側面轉向地球時 在地球上的我們看過去 就會覺得土星環就像一張脖子一樣完全消失 每隔15年土星環就會消失一次 土星環其實可以分成幾個不同的部分 從最外層到最裏層 第一次是三個明亮的a環b環和c環 一環更暗 幾乎觸及土星表面 後來科學家們還發現了a環之外的e環f環g環 它們都比較稀疏 而且很窄 環有環之間還有明顯的環縫 這是因爲光環中的衛星引力造成的 比如說a環內寬325公里的恩克環縫 它是由軌道在環內的小衛星攀造成的 攀看上去很小 但它的寬度大約也有32公里 在土星環上還能看到像水一樣的波紋 這是因爲同處一個軌道的衛星在交換軌道時對周圍星環形成的共振 土位11和土位12就處在波紋中 除了穿越土星環 卡西尼號還拍攝到了土星北極奇異的六邊形旋渦 這被稱爲土星之眼 它的每條邊長達1 38萬公里 比地球的直徑還要長 這在太陽系中是獨一無二的 科學家推測這個六邊形旋渦的形成很可能與土星的引力有關 之後卡西尼號還觀過了土星的其他衛星 在土位二發現了表面冰層下的海底熱泉 拍到了土位八的陰陽臉 還發現了土位六外層大氣中複雜有機物 其實卡西尼號的主要任務在2008年已經完成 但科學家兩度延長它的工作期限 讓它在宇宙中旅行了20年 在距離地球14億公里外 卡西尼號最後回望土星環之間微小閃爍的亮點 也就是我們的地球 便衝向了土星的大氣層 在劇烈的大氣摩擦中 卡西尼號徹底分解 與土星融爲一體 成爲土星的一部分 以後當我們看到土星時 也可以說我們看到了卡西尼號 這裏是宇宙天文館 記得關注我們 我們下期再見