简体正體
ad image
土衛六( NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS)
土衛六( NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS)

存在河流的土衛六泰坦星,NASA心急着要把“蜻蜓”送過去

【希望之聲2020年10月14日】(編輯:田喆)在太陽系中,目前只有地球出現了生命,這與地球獨特的內外部環境是密不可分的。因此如果尋找地外生命,科學家們首先會探索一顆星球是否具有和地球類似的自然環境。在過去的探索中,人類將大部分精力都放在了月球和火星上,但是這兩顆星球卻沒有達到人類的期望,反倒是一顆距離地球深遠的衛星受到了不少科學家的關注,它就是土衛六——泰坦星

土衛六(Titan,又稱爲泰坦星)是環繞土星運行的一顆衛星,是土星衛星中最大的一個,也是太陽系第二大的衛星。荷蘭物理學家、天文學家和數學家克里斯蒂安·惠更斯在1655年3月25日發現它,也是在太陽系內繼木星伽利略衛星後發現的第一顆衛星。

美國宇航局早在之前就發現泰坦星的地表可能存在着和地球類似的地貌,因此他們一直想要研發探測器對泰坦星進行探測。去年,NASA終於宣佈了探測泰坦星的計劃,他們將研發出一款無人探測器——蜻蜓號。這一計劃被稱爲Frontiers新領域任務,以探尋可能與有機生命進化有關的生物化學。此次計劃推遲並非首次,最初計劃將於2025年發射蜻蜓號探測器,因“外部”因素影響而推遲,公衆最快也需要在2027年才能見證人類第一架無人探測器飛向泰坦星

爲什麼要探測泰坦星

土衛六可以被視爲一個時光機器,有助我們瞭解地球最初期的情況,揭開地球生物如何誕生之謎。土衛六上的表面重力極低,和月球相當,但又擁有濃厚大氣層,其表面的大氣壓約爲地球的1.5倍,這種奇特的現象對研究行星大氣學是一個很好的題材。同時濃厚的大氣加上相當低的表面重力令登陸和起飛更容易。

泰坦星所處的位置屬於太陽系的“寒冷帶”,因爲那裏與太陽存在較遠的距離,導致各個星球無法得到充足的熱量。但是科學家在觀測土星最大的一顆衛星土衛六時發現,它不僅擁有濃厚的大氣層,而且大氣中還和地球一樣富含氮元素和碳元素。從現有的觀測信息來看,泰坦星的表面可能存在着沙丘、河流、山峯等地形。

土衛六(ESA/NASA/JPL/University of Arizona)
土衛六地表(ESA/NASA/JPL/University of Arizona)

土衛六的大氣層含95%的氮氣(地球含78%),和約5%的甲烷,以及其他一些富含碳的化合物。它和地球大氣的最大區別在於,沒有氧氣,地球的大氣中氧氣佔約21%。

可是,科學家認爲大約在38億~25億年前,遠古時期地球上只有大量的微生物,那時大氣中沒有氧氣,卻含有大量甲烷。一些科學家認爲那個時期的地球,也裹着厚厚的一層橘黃色大氣層,就像現在土衛六看起來的樣子。

因此科學家好奇,現在的土衛六會不會是幾十億年前地球的狀態?

土衛六的大氣層只有氮和甲烷兩種成分,可是經過陽光輻射,卻分解再組合成各種含碳的化合物。由於碳是生命的基礎之一,科學家很想知道土衛六上面到底有哪些含碳化合物。

土衛六上有沒有微生物還很難說。一方面,土衛六的地表缺少生命的另一個重要元素——液態水;另一方面,土衛六表面存在液態甲烷。科學家知道,地球上一些微生物可以生存在條件很惡劣的環境中。這意味着不能排除土衛六上有微生物的可能性。

和地球上的河流不同的是,泰坦星上的河流並非由液態水構成,而是由液態甲烷和乙烷構成。此外,構成泰坦星沙丘的也並非是二氧化硅等常見砂石成分,而是碳氫化合物。總而言之,NASA之所以計劃派遣蜻蜓號去探測泰坦星,很大程度是因爲泰坦星表面存在河流和湖泊,儘管這些河流和湖泊裏流淌着的不是液態水,它們依然有探索價值。

蜻蜓號探測器將展開怎樣的探索活動?

據瞭解,蜻蜓號探測器應用了最新的無人機技術,雖然它的體型要比真實的蜻蜓大許多,但是根據研發要求它將會像昆蟲一樣靈活地在空中飛翔,然後根據命令在指定的地方降落。蜻蜓號探測器和好奇號火星車一樣採用了核動力供能技術,這項技術能夠讓它克服地球與泰坦星之間的遠距離和泰坦星上的惡劣天氣。

根據NASA的官方介紹,蜻蜓號探測器在泰坦星表面降落後將會在上面待長達9年的時間。在這期間蜻蜓號會對泰坦星不同地貌進行拍攝和探測,然後將探測信息儲存起來帶回地球。蜻蜓號還有一項重要的任務,那就是探測泰坦星表面的化學成分,爲科學家們研究泰坦星的真實情況提供參考。

蜻蜓無人探測器(NASA/Johns Hopkins APL)
蜻蜓無人探測器(NASA/Johns Hopkins APL)

“蜻蜓”的着陸地點已經選在一個名爲“香格里拉”的區域。那裏的沙丘和地球上納米比亞的景觀很像。納米比亞的一座座沙丘最高可達300米。在土衛六,最高的“沙丘”大約在100米~175米高,不過他們不是沙子組成,是由深色碳氫化合物、或固態甲烷構成,看起來就像很細咖啡渣一樣。

土衛六上面也有類似地球表面流動的河流、湖泊和大海一樣的景觀,可那不是水,而是甲烷氣體。這些氣體在土衛六地表勾勒出山丘、河谷等。科學家看到有的類似美國猶他州的白峽谷,有的像中國廣西省的地貌。

土衛六地表還有一些突出的“岩石”,它們全是冰塊。科學家猜測那上面也有活火山,可是噴發的“岩漿”應該是液態水,而不是熔化的石頭。

站在土衛六的地面,擡頭看到的雲層和地球上差不多,那裏也會“下雨”,可下的不是水,是甲烷。

如果蜻蜓號成功了,將意味着什麼?

蜻蜓號是NASA歷史上第一架多旋翼科學飛行器,同時也是人類歷史上第一個無人探測機概念,如果它最終被研發出來,並且登上了泰坦星,毫無疑問它將會創造難以打破的紀錄。其次,到目前爲止還未有航天機構能夠研發出登陸遠距離衛星的探測器,因此蜻蜓號的成功將大大提升NASA在無人探測領域的水平,同時也進一步鞏固NASA在航天領域的地位。

責任編輯:田喆

本文章或節目經希望之聲編輯製作,轉載請註明希望之聲幷包含原文標題及鏈接。

中國廣播臺
美國聯播網
粵語臺