美國太空總署(NASA)的卡西尼號(Cassini)太空船燃料即將耗盡,在任務結束前,它將以一連串前所未見的軌道接近冰質土星環。

從這張卡西尼號所拍攝的照片中,可以看到土星最著名的土星環,和讓科學家傷透腦筋的北極六角型噴流。PHOTOGRAPH BY NASA/JPL-CALTECH/SPACE SCIENCE INSTITUTE
從這張卡西尼號所拍攝的照片中,可以看到土星最著名的土星環,和讓科學家傷透腦筋的北極六角型噴流。PHOTOGRAPH BY NASA/JPL-CALTECH/SPACE SCIENCE INSTITUTE

 

卡西尼號任務的終曲已然揭開序幕。卡西尼號在12月4日以極近的距離接近F環,接下來的四個月裡,還將多次進入掠環軌道(ring-grazing orbit)。

對這艘和公車差不多大的太空船來說,步調將大不相同。在過去12年的任務期間,卡西尼號持續探索土星系統,獲得許多觀測成果。但大部分的時間它都離土星有段距離,反而還比較接近土星天空中的62個衛星。

但現在情況不同了。卡西尼號的燃料即將耗盡,在任務的最終階段,它將奮力一搏,進入接近土星的軌道。接下來的九個月裡,卡西尼號將會把觀測重點放在土星和土星環上。


卡西尼號在任務的最後階段,會以前所未見的近距離飛近土星環,最後還將進入土星大氣層。

告別演出

卡西尼號在11月底飛到土星系統的上方高處,並設定接下來的飛行軌道,在明年4月底之前,將掠過土星F環的邊緣廿次。

上週末邁入前幾次掠環軌道最精采的階段:卡西尼號近距離接近土星環,並以電波訊號將觀測資料送回地球。最令人期待的就是土星極區的影像,另外卡西尼號也將研究土星的兩個小衛星:土衛三忒堤斯(Tethys)和土衛二恩西拉達斯(Enceladus)。

在最外圍幾個容易見到的的土星環中,寬約500公里的F環非常活躍。科學家經常能在冰粒組成的扁平F環中,看到螺旋(spiral)、扭折(kink)或是節結(knot)的構造。F環的內側和外側分別被兩個牧羊犬衛星──土衛十六普羅米修斯(Prometheus)和土衛十七潘朵拉(Pandora)看管著。

「土星環千變萬化,我們經常能看到明亮的流光和稀薄的細絲從土星環流出,」美國太空總署噴射推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory)的卡西尼號計畫科學家琳達.施皮爾克(Linda Spilker)這麼說,「有時候,土衛十六普羅米修斯會接近F環又再度遠離,造成環上的溝紋。」

卡西尼號的掠環軌道,能讓科學家看清楚最大的A環外緣。A環就位在不斷變化的F環內側,相較之下,F環細小多了。許多藏在A環裡的小衛星在冰粒中留下螺旋槳狀的尾跡,因而洩漏了行蹤。

這些小衛星不只讓人好奇,還像極了仍在形成中的初生行星。科學家希望能透過這些小衛星,研究太陽系和其他恆星的行星是如何形成的。

科學家也很期待卡西尼號在飛越土星上方時,能仔細觀察位在土星北極的奇異六角形雲帶。雖然科學家已經能在實驗室裡製造出類似的六角形噴流,但土星上的這個六角形竟然能維持這麼長的一段時間,而且我們也未曾在太陽系的其他地方觀察到類似的現象,這都令科學家相當困惑。

「我們還是不了解,這個六角形如何維持這個不圓的形狀,」施皮爾克這麼說,「這在太陽系裡獨一無二。」