别了，“卡西尼”(1)
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人类迄今为止发射的规模最大、复杂程度最高的行星探测器——“卡西尼”号土星探测器20年的传奇之旅即将落下帷幕，它将穿越土星云层，最终被土星巨大的引力所控制，坠入土星厚重的大气层中。在这告别的时刻，让我们回顾一下“卡西尼”号这一功勋卓著的土星探险家取得的一些发现。
“卡西尼”号的征程
“卡西尼”号土星探测计划是美国国家航空航天局(NASA)、欧洲空间局和意大利航天局的一个合作项目，探测器以17世纪天文学家卡西尼的名字命名。卡西尼是意大利人，后加入法国籍，成为一名天文学教授，还当上巴黎天文台的台长。他用望远镜研究火星、土星和木星，有很多了不起的发现。1675年，卡西尼发现土星光环中有一条空阔的地带，这就是“卡西尼缝”，位于土星的A环和B环之间。
1990年开始研制的“卡西尼”号重达5吨，载有十几种探测仪器，包括各类照相机，可见光、红外光、紫外光光谱分析仪，离子和中性粒子质谱仪，雷达，各种磁场测量仪以及宇宙尘埃分析仪等。1997年10月15日，这艘前所未有的土星探测器带着人们无限的期待踏上了飞往土星的漫长旅程。
“卡西尼”号燃料有限，它需要不断地借助星球的引力获得推力。1998年4月，“卡西尼”号掠过金星，随后绕太阳公转一周，于次年6月再次飞掠金星。8月，它飞过地球附近，再次借助行星的引力获得加速。2000年12月，“卡西尼”号飞掠木星，获得最后一次加速后飞往土星。
“卡西尼”号2004年抵达土星，这时它的行程已超过32亿千米。此后，“卡西尼”号便在土星系统中来回穿梭。它穿越土星环，研究土星环的形态和物质组成;它从土星的一颗卫星飞往另一颗卫星，研究土卫的结构和大气。在长达十几年的时间里，“卡西尼”号为人类提供了大量有关土星的知识，人类因此获得了一次对土星系认识的巨大进步。
奇妙的土星环
在土星系统中，土星环是人们最感兴趣的探测目标，被认为是研究星环现象的最佳标本。土星环最早是由荷兰天文学家惠更斯发现的。其实，伽利略在此之前便用望远镜看到了它，但并没有意识到他看到的是一个星环，所以导致这个发现延迟了半个世纪。
人们对土星环的起源非常好奇，有人认为土星环曾经是土星的一颗卫星，后因轨道离土星太近而被土星的潮汐力撕裂，从而形成了光环;还有人认为，土星环是土星形成之初原始星云的一部分。这两种观点都有一定道理。为了弄清土星环的起源，“卡西尼”号用搭载的紫外光谱仪仔细研究了土星环中的颗粒，结果显示土星环很古老，所以可能是由一部分原始星云形成的，诞生于和土星形成大致相同的时期。
土星环的结构极为复杂，主环根据离土星从近到远的顺序分别被命名为D、C、B、A、F、G和E，然而事实上，土星环可以说多得数不胜数。“卡西尼”号的探测使人类对土星环有了更多的了解，对它的结构也有了更新的认识。
在探测土星环的过程中，“卡西尼”号发现了土星环和土星的卫星相互影响、相互作用的现象。2007年，“卡西尼”号发现，G环的内侧有一道明亮的弧状结构，它由直径数十米的岩石组成，正是这些岩石被不断碰撞后分解成了G环的一部分。原来，G环内曾经存在过一颗卫星，它后来解体了，演化成了环。
“卡西尼”号还在F环中发现了穿行于其中的小卫星，而且，这个环还受到土卫十六和土卫十七的影响，它们分别位于F环的内侧和外侧。土卫十六还沿着一个椭圆的轨道穿行于F环，每次穿行都会在F环上拖出一道沟，由此产生的引力使F环弯曲和拉伸，从而扭结成一个螺旋的形状。
土卫二也是一颗影响着土星环的卫星，从它的裂缝中喷出的冰晶物质多数落到了土卫二的表面，但有些落到了邻近的几颗卫星上，另外一些则飘到了土星的外侧，这种冰晶物质构成了土星的E环。在所有土星环中，E环最长，周长足有200万千米。从“卡西尼”号拍摄的照片可以看到，土卫二就运行于这个最外层的E环中。土星与土星环
原始地球的样本
在人类的探测器到达土星之前，人们只发现十来颗土星卫星，而且即使对于这些早期发现的土卫，人们的了解也十分有限。
在土星系统中，人们最感兴趣的卫星是土卫六。土卫六又名泰坦，是土星最大的卫星。1655年3月25日，惠更斯用望远镜发现了它。1944年，另一位荷兰天文学家杰拉德·柯伊伯发现土卫六上拥有大气，这一发现激起了人们对土卫六特别的兴趣，因为这意味着土卫六可能在很多方面与地球相像。20世纪70年代，“旅行者”1号接近土卫六，它发回的图片证明土卫六确实是一颗拥有浓密大氣的星球。
为了探索土卫六，“卡西尼”号携带了一个以惠更斯命名的子探测器。“惠更斯”号探测器于2004年12月25日脱离“卡西尼”号飞向土卫六。一年以后，它在土卫六的表面成功着陆。从“惠更斯”号发回的图片上看，土卫六拥有云层、雾团和河道，似乎非常潮湿。原来，土卫六上有“水”，这种“水”和地球上的水不一样，其实是甲烷。甲烷在地球环境中是气体，在土卫六上却是像水一样流动的液体，原因就在于这颗星球非常寒冷，表面温度低达-180℃。
除了让“惠更斯”号着陆土卫六外，运行于土星轨道上的“卡西尼”号更是多次飞掠土卫六，对这颗卫星进行了仔细的研究。土卫六上有一些河道，有些河道伸向潮湿的地区，其中一条长达400千米，河道中的液态碳氢化合物一直流进了位于土卫六北极地区的一个名为“丽姬娅”的海中。这个海比北美洲的苏必利尔湖还要大。土卫六上还有其他的海，最大的海是“克拉肯”。土卫六上还有不少湖，它们是一些比海更小的水面。“卡西尼”号发现了十几个这样的湖。
除了“水”以外，土卫六的大气是“卡西尼”号探测的另一个主题。土卫六的大气层比地球厚很多，大气成分主要是氮，外加一些更具活性的化合物和其他气体。“卡西尼”号发现，土卫六的极区翻滚着风暴，有些地方仿佛下过雨。在土卫六上，甲烷雨可能是一种时常发生的天气现象，而且那雨可能比地球上大得多，它们落下后沿着河流一样的水道流进浅湖和海里。 (张唯诚)