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法新社2009年6月24日报导,一项最新研究显示,环绕土星运行的土卫二冰态表层下可能是一片成海水,从而增加了太阳系存在外星生命的可能性。这一消息引起了人们对土卫二情况的关注。
“旅行者”对其探测的发现
土卫二是迄今发现的50颗土星卫星中较早被观测到的一个,又名“恩科拉多斯”。它在土星众多的天然卫星中属于中等体积,离母星也比较近。其直径为500千米,在距离土星23.8万千米的圆形轨道上运行,轨道面位于土星的公转轨道平面内,绕行周期为1.37天。早期的地面观测结果就证实,它具有固体表面。
人类至今发射的深空航天器中,只有4个光顾过土星。前3个即先驱者11号、旅行者1号和2号,已于1979年、1980年和1981年分别对土星及其卫星进行了探测,已向人类展现了土星家族的大致面貌,第四个即卡西尼号,从2004年7月1日环绕土星飞行以来,已取得了多项成果,目前仍在工作。这4个航天探测器,都是由美国发射并属其所有的。只是由卡西尼号携带并释放成功着陆于土星最大卫星土卫六表面的惠更斯探测器乃系欧空局所研制。
旅行者探测器在飞经土星时,曾对土卫二进行了重点观测。从其传回地面的照片上可以看出,土卫二表面覆盖着厚厚的冰层,约一半是光滑的平原,另一半呈坎坷形状。光滑部分有数百千米长的直线裂缝,说明其地质构造比较年轻,似乎仍处于活动变化之中。这种地质条件引起了科学家们对其可能有火山和冰层下可能有水的猜想,并希望后续的航天探测能够予以证实。果不其然,卡西尼号对土卫二所进行的有效探测,在这两个方面都获得了可喜的进展。
具有冰火山活动的天体
1997年10月15日发射升空的卡西尼号是世界上第一个土星专用探测器。它由轨道器和惠更斯着陆器两部分组成。轨道器由美国研制,重约5.7吨,高6.8米,高增益天线主反射面最大直径为4米,带有12台科学仪器,主要是对土星及其卫星的空间环境、物理条件、星体形成和演变情况进行探测,并研究土星光环的物质成分和大小分布等。
为了节省发射能量,美国航天专家为卡西尼号选择了一条借助行星引力以加速的飞行路线。它是经过两次飞掠金星、1次飞掠地球、1次飞掠木星之后才飞向土星的。经在太空漫游6年多的时间、行程35亿千米之后,它于2004年7月1日进入土星轨道,成为绕土星运行的第一个人造飞行物。同年12月25日,卡西尼号成功释放惠更斯着陆器后,继续对土星及其卫星进行探测。
2005年7月,卡西尼号拍摄的土卫二照片表明,该星球南极地带有多处喷发出气流,高度长达约500千米。探测器上的仪器还发现,气流的主要成分包括细碎的冰屑、尘粒以及水蒸气等。这些物质是从土卫二表面直线裂缝中喷发而出的。显而易见,属于冰火山活动。卡西尼号图像分析首席科学家、科罗拉多州博尔德的空间科学研究所的卡罗琳·波尔科说:“对于我们这样的行程研究人员来说,没有什么比看到太阳系另一个天体的活动更激动人心。”有鉴于此。2005年12月7日,在旧金山举行的美国地球物理学联合会年会上,美国航宇局科学家宣布,正在探测土星的卡西尼号飞船拍摄到土卫二冰屑和尘粒喷发的奇景,这些图像显示出该天体是一颗地质上很活跃的天然卫星,证明其具有活火山活动。此一探测结果,证实了科学家先前对土卫二地质活动比较活跃的推测。
由于土卫二表面平均温度只有零下201摄氏度,而冰屑等物质喷发出来必须有强大的能量来源,故而科学家认为,在其极度寒冷的表面下,可能存在着一个温暖区。波尔科等人认为,使土卫二如此活跃的能量,很可能是它内部放射物质衰变产生的热,或是在引力波动下即潮汐力作用下形成的能量,其引起喷发的冰屑等物质,还是土星E光环主要成份来源之一。
寻找地球以外的活动是人类进行星球探测的一项重要任务。直到目前,在太阳系众多的天然卫星中,航天探测表明,仅有3颗天体具有火山活动。按发现的时间顺序排列,它们是木卫一上喷发熔岩的热火山,海卫一和士卫二上喷发冰屑的冰火山。火山爆发时星球内部物质向外流出,能把星球构造的秘密泄露出来,收集和分析其数据资料,不仅将使人类对该天体的认识大大前进一步,而且有可能揭示太阳系天然卫星形成的原因。这对促进天文学、天体物理学的发展有着重要意义,因此科学家对此类发现部特别重视。
冰层下可能有咸水海洋
2008年3月12日,卡西尼号近距离飞越土卫二,从距该星50千米的高度上掠过,并拍摄了观测照片。图片显示,在土卫二南极表面,有很多称为“虎斑”的裂缝,间歇泉从中喷射而出,喷泉的主要成分是冰粒子和水蒸气。科学家对从裂缝中喷出的的羽状物进行了评估,发现了高密度水气和简单与复杂的有机化合物。进一步的研究证明,其中含有一种可以维持生命的有机化合物,使土卫二具备了孕育生命的三个必要条件之一。羽状物的最新数据还表明,它随时间而变化,对土星的磁气圈具有深远影响。
与此同时,卡西尼号还对土卫二南极温度约为零下93摄氏度的“热泉”进行探测,结果表明该星地表下的温度可能足够高,可以维持液态水的存在,说明它有能量来源,已具备孕育和存活生命的三个必要条件之一。地球上生活在海洋中的低级生命的事例表明,一定的热量来源是其存活的必备条件。这样一来,2008年科学家就根据卡西尼号传回的数据资料,发现土卫二已具备孕育生命的两个必要条件,即生命所需的化学物质和能量来源。除此之外,还剩下孕育生命的第三个关键条件:液态水。
其实,自从卡西尼号发现土卫二的冰火山和有能量来源以来,科学家就推测它的表层下面存在着一片地下海洋。德国海德堡大学教授弗兰克·波斯特伯格带领的研究人员在2009年6月出版的《自然》杂志上发表论文称,通过研究发现,土卫二表层喷出物微粒中含有盐分。这是研究人员迄今推测土卫二表面冰态层下方存在液态海洋的最有力的证据。从土卫二南极地区120千米长的狭长裂缝中喷射而出的间歇泉所含物质,在空中形成云团,并有尘埃粒子扩散到土星环中。卡西尼号从土环上获取了直径小于1毫米的冰粒子,科研人员利用探测器上宇宙尘埃分析仪对冰颗粒的化学成分进行了分析,结果发现这种冰粒子除了含有钾盐外,还含有2%的钠盐。波斯特伯格说,如果土卫二表层下确实存在一片隐形的海洋,咸度可能与地球表面海洋类似。土卫二存在咸海水获得新证,说明该星球已满足存活生命的三个必要条件。
“旅行者”对其探测的发现
土卫二是迄今发现的50颗土星卫星中较早被观测到的一个,又名“恩科拉多斯”。它在土星众多的天然卫星中属于中等体积,离母星也比较近。其直径为500千米,在距离土星23.8万千米的圆形轨道上运行,轨道面位于土星的公转轨道平面内,绕行周期为1.37天。早期的地面观测结果就证实,它具有固体表面。
人类至今发射的深空航天器中,只有4个光顾过土星。前3个即先驱者11号、旅行者1号和2号,已于1979年、1980年和1981年分别对土星及其卫星进行了探测,已向人类展现了土星家族的大致面貌,第四个即卡西尼号,从2004年7月1日环绕土星飞行以来,已取得了多项成果,目前仍在工作。这4个航天探测器,都是由美国发射并属其所有的。只是由卡西尼号携带并释放成功着陆于土星最大卫星土卫六表面的惠更斯探测器乃系欧空局所研制。
旅行者探测器在飞经土星时,曾对土卫二进行了重点观测。从其传回地面的照片上可以看出,土卫二表面覆盖着厚厚的冰层,约一半是光滑的平原,另一半呈坎坷形状。光滑部分有数百千米长的直线裂缝,说明其地质构造比较年轻,似乎仍处于活动变化之中。这种地质条件引起了科学家们对其可能有火山和冰层下可能有水的猜想,并希望后续的航天探测能够予以证实。果不其然,卡西尼号对土卫二所进行的有效探测,在这两个方面都获得了可喜的进展。
具有冰火山活动的天体
1997年10月15日发射升空的卡西尼号是世界上第一个土星专用探测器。它由轨道器和惠更斯着陆器两部分组成。轨道器由美国研制,重约5.7吨,高6.8米,高增益天线主反射面最大直径为4米,带有12台科学仪器,主要是对土星及其卫星的空间环境、物理条件、星体形成和演变情况进行探测,并研究土星光环的物质成分和大小分布等。
为了节省发射能量,美国航天专家为卡西尼号选择了一条借助行星引力以加速的飞行路线。它是经过两次飞掠金星、1次飞掠地球、1次飞掠木星之后才飞向土星的。经在太空漫游6年多的时间、行程35亿千米之后,它于2004年7月1日进入土星轨道,成为绕土星运行的第一个人造飞行物。同年12月25日,卡西尼号成功释放惠更斯着陆器后,继续对土星及其卫星进行探测。
2005年7月,卡西尼号拍摄的土卫二照片表明,该星球南极地带有多处喷发出气流,高度长达约500千米。探测器上的仪器还发现,气流的主要成分包括细碎的冰屑、尘粒以及水蒸气等。这些物质是从土卫二表面直线裂缝中喷发而出的。显而易见,属于冰火山活动。卡西尼号图像分析首席科学家、科罗拉多州博尔德的空间科学研究所的卡罗琳·波尔科说:“对于我们这样的行程研究人员来说,没有什么比看到太阳系另一个天体的活动更激动人心。”有鉴于此。2005年12月7日,在旧金山举行的美国地球物理学联合会年会上,美国航宇局科学家宣布,正在探测土星的卡西尼号飞船拍摄到土卫二冰屑和尘粒喷发的奇景,这些图像显示出该天体是一颗地质上很活跃的天然卫星,证明其具有活火山活动。此一探测结果,证实了科学家先前对土卫二地质活动比较活跃的推测。
由于土卫二表面平均温度只有零下201摄氏度,而冰屑等物质喷发出来必须有强大的能量来源,故而科学家认为,在其极度寒冷的表面下,可能存在着一个温暖区。波尔科等人认为,使土卫二如此活跃的能量,很可能是它内部放射物质衰变产生的热,或是在引力波动下即潮汐力作用下形成的能量,其引起喷发的冰屑等物质,还是土星E光环主要成份来源之一。
寻找地球以外的活动是人类进行星球探测的一项重要任务。直到目前,在太阳系众多的天然卫星中,航天探测表明,仅有3颗天体具有火山活动。按发现的时间顺序排列,它们是木卫一上喷发熔岩的热火山,海卫一和士卫二上喷发冰屑的冰火山。火山爆发时星球内部物质向外流出,能把星球构造的秘密泄露出来,收集和分析其数据资料,不仅将使人类对该天体的认识大大前进一步,而且有可能揭示太阳系天然卫星形成的原因。这对促进天文学、天体物理学的发展有着重要意义,因此科学家对此类发现部特别重视。
冰层下可能有咸水海洋
2008年3月12日,卡西尼号近距离飞越土卫二,从距该星50千米的高度上掠过,并拍摄了观测照片。图片显示,在土卫二南极表面,有很多称为“虎斑”的裂缝,间歇泉从中喷射而出,喷泉的主要成分是冰粒子和水蒸气。科学家对从裂缝中喷出的的羽状物进行了评估,发现了高密度水气和简单与复杂的有机化合物。进一步的研究证明,其中含有一种可以维持生命的有机化合物,使土卫二具备了孕育生命的三个必要条件之一。羽状物的最新数据还表明,它随时间而变化,对土星的磁气圈具有深远影响。
与此同时,卡西尼号还对土卫二南极温度约为零下93摄氏度的“热泉”进行探测,结果表明该星地表下的温度可能足够高,可以维持液态水的存在,说明它有能量来源,已具备孕育和存活生命的三个必要条件之一。地球上生活在海洋中的低级生命的事例表明,一定的热量来源是其存活的必备条件。这样一来,2008年科学家就根据卡西尼号传回的数据资料,发现土卫二已具备孕育生命的两个必要条件,即生命所需的化学物质和能量来源。除此之外,还剩下孕育生命的第三个关键条件:液态水。
其实,自从卡西尼号发现土卫二的冰火山和有能量来源以来,科学家就推测它的表层下面存在着一片地下海洋。德国海德堡大学教授弗兰克·波斯特伯格带领的研究人员在2009年6月出版的《自然》杂志上发表论文称,通过研究发现,土卫二表层喷出物微粒中含有盐分。这是研究人员迄今推测土卫二表面冰态层下方存在液态海洋的最有力的证据。从土卫二南极地区120千米长的狭长裂缝中喷射而出的间歇泉所含物质,在空中形成云团,并有尘埃粒子扩散到土星环中。卡西尼号从土环上获取了直径小于1毫米的冰粒子,科研人员利用探测器上宇宙尘埃分析仪对冰颗粒的化学成分进行了分析,结果发现这种冰粒子除了含有钾盐外,还含有2%的钠盐。波斯特伯格说,如果土卫二表层下确实存在一片隐形的海洋,咸度可能与地球表面海洋类似。土卫二存在咸海水获得新证,说明该星球已满足存活生命的三个必要条件。