在一項(xiàng)發(fā)表于《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》的研究中，NASA的科學(xué)家通過卡西尼號(hào)傳回的數(shù)據(jù)，在土衛(wèi)二（Enceladus）上發(fā)現(xiàn)了新的有機(jī)化合物。土衛(wèi)二的殼部下方隱藏著深海，而在海洋底部，是類似于地球海底熱液的熱液口。這些熱液口噴出的物質(zhì)與海水結(jié)合形成冰粒，卡西尼號(hào)正是在這些冰粒中發(fā)現(xiàn)了含氧、含氮的低質(zhì)量芳香化合物。該發(fā)現(xiàn)為研究地外生命的可能性提供了線索。
卡西尼號(hào)拍攝到的土衛(wèi)二南極冰噴泉景象 圖片來源：NASA
美國宇航局（NASA）在搜尋外星生命上有了重大突破，他們?cè)谕列堑男l(wèi)星土衛(wèi)二地下海洋升起的羽狀物中發(fā)現(xiàn)了“新型有機(jī)化合物”。這種新型化合物是產(chǎn)生氨基酸過程的副產(chǎn)品，而氨基酸是構(gòu)成生命的基礎(chǔ)。科學(xué)家將這一發(fā)現(xiàn)描述為關(guān)于解決太陽系其他地方是否可能存在生命的難題的重要部分。
土衛(wèi)二（Enceladus）是一顆冰冷的衛(wèi)星，擁有被白雪覆蓋的表面。干凈的冰層使其具有極高的反射性，隱藏了位于下方的深海。然而作為土星的第六大衛(wèi)星，其體型僅為土衛(wèi)六（Titan）的 1 / 10 。如上圖所示，NASA 指出土衛(wèi)二的特征是充滿水的核心、在深海底部形成了熱液噴口。這些噴口強(qiáng)大到足以噴射出結(jié)冰的物質(zhì)，最終結(jié)成小顆粒的冰和水蒸氣。有趣的是，卡西尼號(hào)正是在這些冰粒中發(fā)現(xiàn)了新的有機(jī)化合物。
從目前已有的數(shù)據(jù)來看，只能說在土衛(wèi)二上面發(fā)現(xiàn)了疑似與生命有關(guān)的有機(jī)物，還不能直接斷定這顆星球上面存在生命。從地球的演化情況來看，在土衛(wèi)二上面發(fā)現(xiàn)氨基酸物質(zhì)，或許向我們昭示著，土衛(wèi)二即使現(xiàn)在還不存在生命，在未來有可能會(huì)出現(xiàn)生命。此圖顯示了有機(jī)化合物進(jìn)入土衛(wèi)二羽流中所釋放出的冰粒中的過程，NASA的卡西尼號(hào)飛船在其中發(fā)現(xiàn)了這些化合物。卡西尼號(hào)發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二地下海洋的海床有熱液活動(dòng)示意圖
土衛(wèi)二（Enceladus）是土星的第六大衛(wèi)星，也是太陽系中最亮的衛(wèi)星。于1789年被威廉·赫歇爾所發(fā)現(xiàn)。土衛(wèi)二（Enceladus，恩克拉多斯，源于古希臘神話中向奧林匹克眾神挑戰(zhàn)的巨人），1789年為威廉·赫歇爾所發(fā)現(xiàn)。它和其他六顆第一批被發(fā)現(xiàn)的土星衛(wèi)星的名稱，都是威廉·赫歇爾在其1847年出版的《在好望角天文觀測的結(jié)果》中率先提出的。
人們認(rèn)為土衛(wèi)二是一個(gè)充滿冰的衛(wèi)星，認(rèn)為在它冰殼的下方存在一個(gè)巨大的地下海洋，其水量應(yīng)該超過地球海洋水量的兩倍，而水正是支持生命存在的最基礎(chǔ)條件。卡西尼號(hào)(Cassini)是卡西尼惠更斯號(hào)探測器的一個(gè)組成部分?？ㄎ髂幔莞固?hào)是美國國家航空航天局、歐洲航天局和意大利航天局的一個(gè)合作項(xiàng)目，主要任務(wù)是對(duì)土星系進(jìn)行空間探測?？ㄎ髂崽?hào)探測器以意大利出生的法國天文學(xué)家卡西尼的名字命名，其任務(wù)是環(huán)繞土星飛行，對(duì)土星及其大氣、光環(huán)、衛(wèi)星和磁場進(jìn)行深入考察。1997年10月，重六噸的“卡西尼”號(hào)星際探測器被發(fā)射到飛往土星的軌道。這是二十世紀(jì)最后一艘行星際探測的大飛船。參加“卡西尼號(hào)”計(jì)劃的國家一共有17個(gè)，它是人類進(jìn)入空間時(shí)代以來最大型國際合作課題之一?！翱ㄎ髂崽?hào)”直徑3米，高7米，重6.4噸，攜帶了27種最先進(jìn)的科學(xué)儀器設(shè)備。
圖為卡西尼號(hào)擬人化功能組成
圖為卡西尼號(hào)探測器飛掠土星
“卡西尼號(hào)”在北京時(shí)間1997年10月15日16時(shí)43分發(fā)射升空。如果僅僅依靠火箭的推力直接飛向土星，并要求它像現(xiàn)在這樣在7年之內(nèi)飛到土星，那么使用的燃料決不能少于70噸。然而，人類至今還不能制造可以攜帶這么多燃料的火箭。因此，“卡西尼號(hào)”采用了與“伽利略號(hào)”類似的辦法，借用行星的引力即引力彈弓效應(yīng)來加快速度。“卡西尼號(hào)”發(fā)射后，首先于1998年4月在距金星284千米處飛掠，利用金星引力獲得加速。之后，它繞太陽一圈，于1999年6月再次在距金星600千米處飛掠，獲得金星引力的第二次加速。同年8月，“卡西尼號(hào)”在距地球1171千米處飛掠，被地球引力再次加速。“卡西尼號(hào)”第二次離開地球后，才飛往太陽系的外層。2000年12月，它在距木星約1000萬千米處飛掠，獲得了木星引力的加速。這時(shí)，它的速度超過了每秒30千米。然后，它才向目的地土星飛去。土星離開地球的距離，最近時(shí)不到13億千米，最遠(yuǎn)時(shí)也不超過16億千米，然而“卡西尼號(hào)”由于采用了上述迂回的飛行路線，飛往土星的行程長達(dá)35億千米。不過，磨刀不誤砍柴功，飛行的時(shí)間并沒有因此增加，而燃料卻大大節(jié)省了。“卡西尼號(hào)”太空探測器在經(jīng)過6年8個(gè)月、35億千米的漫長太空旅行之后，于北京時(shí)間2004年7月1日12時(shí)12分按計(jì)劃順利進(jìn)入環(huán)繞土星轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道，開始對(duì)土星大氣、光環(huán)和衛(wèi)星進(jìn)行歷時(shí)4年的科學(xué)考察。圖為卡西尼號(hào)達(dá)到土星軌道前的飛行軌跡
“卡西尼號(hào)”的任務(wù)之一就是對(duì)土星的光環(huán)進(jìn)行探測。盡管它初來乍到，然而入軌過程本身，就是在預(yù)期4年的探測運(yùn)行中一個(gè)絕好的與土星距離最近的機(jī)會(huì)，它與土星表面云層頂部的距離最近時(shí)只有大約2萬千米?？茖W(xué)家自然不會(huì)放過這個(gè)機(jī)會(huì)開展對(duì)土星光環(huán)的探測，因此在它入軌的過程中安排了兩次穿越土星光環(huán)。“卡西尼號(hào)”是從F環(huán)和G環(huán)之間的縫隙穿越土星光環(huán)的。這道環(huán)縫是土星光環(huán)中最寬的一道環(huán)縫，寬達(dá)3萬千米。環(huán)縫中，仍然可能彌漫著一些微粒?！翱ㄎ髂崽?hào)”從環(huán)縫中穿過，如果有微粒撞擊到它的要害部位或者攜帶的科學(xué)儀器，將有可能造成非常壞的后果。為此，“卡西尼號(hào)”在穿越土星光環(huán)之前，首先調(diào)整姿態(tài)，轉(zhuǎn)身180度，把原來位于尾部朝向地球的直徑4米的盤狀天線，轉(zhuǎn)到前進(jìn)方向，成為對(duì)付環(huán)縫中微粒的“盾牌”。土星環(huán)只有100米左右的厚度，它的形狀是由許許多多鑲嵌在其中的衛(wèi)星和小衛(wèi)星造就的。在這張圖片里，土衛(wèi)十七并不在土星主環(huán)中
9時(shí)11分，“卡西尼號(hào)”調(diào)整姿態(tài)。10時(shí)08分，它開始從光環(huán)下面穿越光環(huán)；10時(shí)11分，它到達(dá)光環(huán)上方，穿環(huán)成功。然后，它再把身子轉(zhuǎn)回來，讓發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣管朝向前方，以便點(diǎn)火后形成減速阻力。10時(shí)21分，“卡西尼號(hào)”再次轉(zhuǎn)身成功；10時(shí)36分，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，“卡西尼號(hào)”開始減速。在土星引力的作用下，減速后的“卡西尼號(hào)”轉(zhuǎn)過一個(gè)大彎，逐漸進(jìn)入預(yù)定的運(yùn)行軌道。12時(shí)12分，“卡西尼號(hào)”的發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。這時(shí)，它已由原來的飛向土星的路線完全轉(zhuǎn)到環(huán)繞土星運(yùn)行的軌道。然后，它開始對(duì)土星和土星光環(huán)進(jìn)行近距離的探測，包括用磁力計(jì)測量土星磁場的強(qiáng)度和方向，檢測穿越光環(huán)時(shí)所碰到的微粒大小和光環(huán)厚度，以及估測光環(huán)的組成、溫度和結(jié)構(gòu)。13時(shí)32分，“卡西尼號(hào)”再次調(diào)整姿態(tài)；13時(shí)58分，它再次穿越光環(huán)，從光環(huán)上方回到光環(huán)下方。然后，它把盤狀天線轉(zhuǎn)到朝向地球方向，進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。“卡西尼號(hào)”在環(huán)繞土星運(yùn)行的4年中，將近距離地縱覽土星全貌，對(duì)土星和它眾多的衛(wèi)星進(jìn)行全面考察。“卡西尼號(hào)”從2004年1月起，就開始拍攝土星家族全面、完整的照片?！翱ㄎ髂崽?hào)”攜帶的照相機(jī)，比哈勃太空望遠(yuǎn)鏡上的同類照相機(jī)性能更好。在臨近入軌之前，2004年6月11日，它對(duì)土衛(wèi)九進(jìn)行了探測，拍攝了這顆衛(wèi)星極其清晰的照片。土衛(wèi)九是土星距離最遠(yuǎn)的一顆衛(wèi)星，半徑110千米，科學(xué)家猜想它是被土星俘獲的一顆小行星?！翱ㄎ髂崽?hào)”在離開它2000千米處經(jīng)過，對(duì)它的質(zhì)量和密度進(jìn)行了測量。2005年2月17日，“卡西尼號(hào)”將在離開土衛(wèi)二1179千米處經(jīng)過，而同年3月9日，距離更近到499千米。土衛(wèi)二半徑250千米，表面非常明亮，幾乎能反射百分之百的陽光?？茖W(xué)家懷疑它的表面是光滑的冰層，“卡西尼號(hào)”將探測它的磁場，以判斷它的表層下面是否有含鹽分的水存在。2005年4～9月，“卡西尼號(hào)”的軌道將從土星赤道面改變到與這一平面成22度夾角，居高臨下對(duì)土星光環(huán)和大氣進(jìn)行測量，進(jìn)一步探測光環(huán)結(jié)構(gòu)、組成光環(huán)的物質(zhì)粒子和土星大氣物理特性。2005年9～11月，“卡西尼號(hào)”將逐個(gè)接近土衛(wèi)四、土衛(wèi)五、土衛(wèi)七和土衛(wèi)三，分別對(duì)它們進(jìn)行觀測。土衛(wèi)四半徑560千米，土衛(wèi)五半徑870千米，它們的外表很像我們的月亮，密布環(huán)形山。土衛(wèi)七位于土衛(wèi)六與土衛(wèi)八之間，形狀不規(guī)則，最長處直徑175千米，很像一顆小行星。土衛(wèi)三半徑530千米，密度和水一樣，很可能是一個(gè)冰球。卡西尼號(hào)走過的所有軌道示意圖
2006年7月到2007年7月，“卡西尼號(hào)”將系統(tǒng)地監(jiān)視和拍攝土星、土星光環(huán)、土星磁層的圖像。2007年7～9月，它將再次拍攝土星及其家族的影像，并在9月10日到距離土衛(wèi)八約1000千米處對(duì)土衛(wèi)八進(jìn)行觀測。土衛(wèi)八半徑為720千米，其表面一面顏色很暗，另一面卻接近白色，很為奇特。土星的北極有一個(gè)由高速氣流形成的六邊形漩渦
2007年10月到2008年7月，“卡西尼號(hào)”將進(jìn)一步增大軌道與土星赤道平面的夾角。這樣，“卡西尼號(hào)”就能更好地觀測土星的光環(huán)，測量遠(yuǎn)離土星赤道平面處的磁場和粒子、監(jiān)視土星的兩極地區(qū)和觀測土星極光現(xiàn)象。其間，在2007年12月3日和2008年3月12日，它將兩次接近土衛(wèi)十一，分別在離開土衛(wèi)十一6190千米和995千米處對(duì)這顆衛(wèi)星進(jìn)行觀測。2013年7月19日，卡西尼號(hào)從土星遙望地球
2015年8月17日，是該探測器第五次掠過土衛(wèi)四表面，距離這顆衛(wèi)星474公里。 在離開地球近20年后，該探測器于2017年4月26日正式進(jìn)入任務(wù)“大結(jié)局”，首次在土星和土星環(huán)之間穿越，近距離觀測土星。卡西尼回傳的最后一幅照片
卡西尼的最后時(shí)刻，姿態(tài)推進(jìn)器火力全開，勉力維持著天線指向地球的姿態(tài)
北京時(shí)間2017年9月15日，卡西尼號(hào)土星探測器燃料將盡，科學(xué)家控制其向土星墜毀，北京時(shí)間19:55卡西尼號(hào)與地球失去聯(lián)系，它進(jìn)入土星大氣層燃燒成為土星的一部分?！翱ㄎ髂崽?hào)”的任務(wù)至此結(jié)束。“卡西尼的最后使命遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止一次俯沖，””NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（Jet Propulsion Laboratory)卡西尼項(xiàng)目的科學(xué)家Linda Spilker說，“這是這個(gè)無畏的探測器使命中最讓人興奮的“終章”，并且充滿了科學(xué)意義，這毫無爭議是最好的結(jié)束方式?！?/span>
圖為卡西尼號(hào)以12萬公里/小時(shí)的速度沖向土星大氣層圖為卡西尼號(hào)進(jìn)入土星大氣層的過程圖為卡西尼號(hào)進(jìn)入土星大氣層，極度的高溫、高壓引爆了推進(jìn)劑貯存箱，像碎片一樣爆裂開來圖為進(jìn)入土星大氣層燃燒，成為土星的一部分。20年的征途，在此刻化為一場絢爛的焰火。卡西尼號(hào)在土星大氣中成為了灰燼，但同時(shí)又成為了永恒。作為上個(gè)世紀(jì)的一艘探測飛船，能走完這么長的征程、做出這么多的貢獻(xiàn)，已實(shí)屬不易。毫無疑問，卡西尼計(jì)劃是人類太空探索歷史上成果最為豐碩的科學(xué)計(jì)劃之一。
JPL為它制作了紀(jì)念視頻，記錄了卡西尼的一生。在今年，這個(gè)視頻還獲得了艾美獎(jiǎng)的最佳原創(chuàng)互動(dòng)節(jié)目獎(jiǎng)。Cassini`s Grand Final，第70屆艾美獎(jiǎng)最佳原創(chuàng)互動(dòng)節(jié)目獎(jiǎng)
這個(gè)傳奇已然落幕，但它必將照亮后來者。
2019年11月未來科學(xué)大獎(jiǎng)周期間，我們邀請(qǐng)到多年研究天體物理、系外行星和生命的美國加州大學(xué)Santa Cruz分校教授、美國藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院院士林潮，東京工業(yè)大學(xué)教授兼首席研究員、佐治亞理工學(xué)院高級(jí)研究科學(xué)家、圣菲研究所外聘教授Eric Smith，康奈爾大學(xué)教授Jonathan Lunine親臨現(xiàn)場，共同參與2019未來科學(xué)大獎(jiǎng)科學(xué)峰會(huì)發(fā)表主旨演講，現(xiàn)場分享系外星系的形成與演化、星系動(dòng)力學(xué)、星系中的生命起源等。
土衛(wèi)二擁有生命的所有要素，但生命存在嗎？未知的生命是否與地球生命有著完全不同的物質(zhì)形式？來自康奈爾大學(xué)教授的行星科學(xué)家Jonathan Lunine教授，將帶來他的主旨演講“Searching for life in the outer solar system”，帶你一起探索土衛(wèi)二。
Jonathan Lunine多年來一直研究行星系統(tǒng)的形成，富含揮發(fā)性物質(zhì)星系的演變，他曾在卡西尼號(hào)上使用雷達(dá)和其他儀器，是現(xiàn)在在朱庇特軌道上執(zhí)行的朱諾任務(wù)的聯(lián)合調(diào)查員，以及用于歐洲快船任務(wù)的MISE儀器。他是詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)團(tuán)隊(duì)，專注于表征太陽系外行星和柯伊伯帶天體。Lunine為各種行星和外行星任務(wù)的概念研究做出了貢獻(xiàn)。Lunine是美國國家科學(xué)院院士，并參與或主持了學(xué)院和NASA的一些咨詢和戰(zhàn)略規(guī)劃委員會(huì)。
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