卡西尼號是第一艘進入土星軌道的太空船,1997年10月15日發射升空,2004年抵達土星。2017年9月15日將為13年的工作任務畫下美麗的句點。

這是卡西尼號太空船。
卡西尼號太空船,左下方是它的巨大天線,右方金黃色盾牌狀的是惠更斯探測器。/ 影像來源:NASA

卡西尼-惠更斯號(Cassini-Huygens)是美國航空太空總署(NASA)、歐洲太空總署(ESA)和義大利太空總署合作的計劃,目的是探索土星、土星環和它的衛星。雖然先鋒11號、航海家1號和2號太空船都曾經造訪過土星,不過它們只有快速的飛掠土星,對土星和它的衛星匆匆拍了一些影像,接著就繼續往太陽系的邊緣飛去。卡西尼號是第一艘進入土星軌道的太空船,它的大小和一輛巴士相當,這艘太空船是1997年10月15日發射升空,2004年抵達土星。

卡西尼號配備各種研究土星的儀器,除此之外它還帶著一個著陸器:惠更斯探測器,它是用來研究土星第一大衛星泰坦(Titan),惠更斯配有降落傘可以讓它降落在泰坦的表面。泰坦是太陽系中第二大的衛星,它的直徑甚至比水星還大,這顆衛星最特別的地方就是它有濃厚的大氣,這是太陽系裡的其他衛星所沒有的。泰坦的表面可能有甲烷組成的河流和海洋,科學家相信那裡可能有生命的存在。

惠更斯探測器所拍攝的泰坦表面。
惠更斯探測器所拍攝的泰坦表面。/ 影像來源:NASA

最近的重要發現

卡西尼號除了拍攝土星和衛星的高解析影像外,還有許多重要的發現,例如新發現七顆土星衛星。卡西尼號最近的重要發現是,土衛二(Enceladus)存在著構成生命的要素。

土衛二的表面被冰所覆蓋,2005年卡西尼號在土衛二的南極發現羽狀噴發物,這些羽狀噴發物是間歇泉所噴發的,噴發的高度有將近500公里高,羽狀噴發物主要是由水和一些有機物所構成的,羽狀噴發物的存在暗示著土衛二的冰層底下有一層液態水存在。

我們現在無法送一艘太空船去探勘土衛二冰層下的液態水,不過卻可以利用卡西尼號研究土衛二噴出的羽狀物。2015年,卡西尼號從土衛二的南極上方大約50公里處穿越羽狀噴發物,卡西尼號在這些噴發物中發現氫分子,這個發現讓科學家大為興奮,因為生命所需的水、有機物和能量(也就是氫分子)土衛二都有了!地球上有些古老的細菌,它們會把氫分子和二氧化碳轉換成甲烷,從這個過程中獲得能量,這種細菌不需要光就可以生存,它們比行光合作用的細菌還早出現在地球。科學家還在土衛二中發現甲烷和二氧化碳,但是這並不表示土衛二就有生命存在,土衛二冰層底下是不是有生命,就要等未來的太空船來證明了。

土衛二南極的羽狀噴發物。
土衛二南極的羽狀噴發物。/ 影像來源:NASA

最後的冒險

卡西尼號抵達土星後,利用燃料來改變軌道,探索土星系統的各個角落,但是它盡可能與土星和土星環保持距離,因為太靠近土星和土星環,可能會導致太空船的損壞。卡西尼號已經在土星工作了將近13年,用來改變軌道的燃料已經所剩不多,為了避免將來失控撞上,污染可能孕育生命的衛星,科學家計劃讓卡西尼號於9月15日撞上土星,結束任務。

既然卡西尼號的任務即將結束,科學家打算用它來探索從來沒有到過的地方,卡西尼號除了用燃料來改變軌道外,也可以利用土星的衛星來借力使力,4月22日卡西尼號靠近泰坦時,利用泰坦的重力,讓卡西尼號進入最終探索的軌道。

接下來卡西尼號會穿越土星環內側和土星之間,這裡有一些微小的塵埃顆粒存在,穿越這裡可能會造成太空船的損壞,既然卡西尼號不久之後就會墜毀,所以科學家打算放手一搏。為了預防小塵埃撞壞卡西尼號的科學儀器,科學家把卡西尼號的巨大天線朝向前方,用它來當作盾牌,抵擋塵埃的撞擊。這樣的冒險是值得的,因為從來沒有太空船以這麼近的距離觀察土星環和土星表面的雲氣,這將提供高解析的影像,讓我們對土星的大氣有更進一步的認識。

(↑↑↑↑↑影片來源:YOUTUBE-Allen Tsai)

繞行星運行的太空船,最後幾乎都是以墜毀收場,例如,伽利略號在探索木星的8年之後,就燒毀在木星的大氣層裡,現在正在繞木星運行的朱諾號,最終的命運也是一樣。卡西尼號會在今年的9月15日衝進土星的大氣層,它最後會像流星一樣燒毀在土星的大氣裡。到時候科學家會把卡西尼號的巨大天線指向地球,天線會將卡西尼號在墜毀前,持續拍攝、量測的資料傳回地球,完成它最後的使命。當地球上的科學家收到它傳送回的資料時,卡西尼號太空船已經墜毀,成為土星的一部分。感謝卡西尼號為土星研究的付出,期待它在最終樂章,畫下美麗的休止符。

 

撰文:李昫岱(天文學博士,譯有《國家地理終極觀星指南》,部落格「屋頂上的天文學家」http://roofastro.blogspot.tw/