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“它是一代年轻人的记忆”——献给飞向生命终点的卡西尼

 百科知识博览 2017-09-15

   采访:明天

   编辑婉珺


9月15日,卡西尼号将结束它的宇宙冒险,坠入土星大气层。


自1997年发射升空至今,卡西尼号经历了13年的漫长旅程,为人类探索着那片未知,也传回了丰富的资料。在卡西尼号任务结束之际,科学人用一期特别的策划,邀请了几位科学家,来聊聊他们眼中的卡西尼号。


01

卡西尼号最重要的成就是什么?


李成(加州理工学院喷气动力学实验室朱诺号项目组成员):

成就太多了,具体的哪个最重要不好说。泛泛说的话,就是卡西尼号告诉了我们之前的大部分的理论计算、预测,都是错的。再展开一点讲,旅行者号开启了太阳系的探索之旅。在旅行者号之前,人类对太阳系的行星几乎一无所知。旅行者号揭开了太阳系的一部分面纱,大量的物理学家,化学家投入到行星科学中,并把各自领域的知识运用到了行星上。然而卡西尼号的观测给了大家当头棒喝,让所有人都意识到了人们所了解的知识的局限性,有着大量的观测与理论预计不符。所以最大的成就是让人们重新审视了科学知识,让人们意识到了在大自然前的谦卑。

 

郑永春(中国科学院国家天文台研究员,卡尔萨根奖获得者):

土星离我们非常远,是太阳系里第二大的行星,也是一个完整的行星系统。土星有几十颗卫星,还有一个非常耀眼的环带。卡西尼号在土星环中发现了新的卫星。


卡西尼号不仅探测了土星,还探测了土星的多颗天然卫星,在土卫六的大气层中发现了复杂的有机物。发现土星与它的卫星之间的相互作用,以及卫星上的一些特殊现象,有些成因至今未解。

 

王先智(上海交通大学物理与天文学院教授):

'卡西尼号'的任务之一就是对土星的光环和土卫六进行探测,取得了很多重要成果。土卫六是太阳系除地球以外最可能存在生命的地方之一,包含原始生命形成的很多条件。土星的光环是如何形成的涉及到太阳系的形成,包含重要的原始信息,不像地球经过四十多亿年的演化,好多原始信息已经丢失。


孙正凡(天体物理学博士,科学松鼠会创始会员):

实现了对土星的长期围观,发现了木星系统众多活跃的地质现象。


刘博洋(中科院国家天文台/西澳大学联合培养天体物理博士生):

我想卡西尼号最重要的成就是对土星、它的光环和卫星、它的磁场和空间环境进行了全面系统和长时间的观测,积累了极其丰富的数据,成为我们认识行星科学、启发对宇宙中生命孕育的可能性新认识的大金矿。


haibaraemily(东京大学行星科学博士):

个人觉得这个问题即使是主观上选一个也很难回答,因为卡西尼号可以说是全方位刷新了人类对土星系的认识:


对土星:卡西尼号对土星的风暴,尤其是北极的六边形结构有了更精细的观测和认识;对土星的自转周期和磁场有了更精确的测量;在终章阶段甚至预计可以对土星的大气层进行直接采样,帮助我们进一步了解土星的内部结构和气态巨行星的形成。


对土星环:卡西尼号发现和测量了更精细的土星环结构,以及土星环物质和土卫之间的相互作用。


对于土星的卫星:卡西尼号发现了6颗后被正式命名的土星卫星,同时使土卫二(Enceladus)、土卫四(Dione)、土卫五(Rhea)、土卫六(Titan)等卫星的全球影像的覆盖率和分辨率都有了极大的提升;尤其是对土卫二和土卫六:通过对土卫二羽流(plume)的研究发现了液态水和有机物,甚至其中的水热反应可以为可能的生命提供所需的能源;结合影像等数据,可以认为土卫二是一个具有板块活动、地质活跃的天体,地表下有液态的盐水海洋,可能具备孕育生命的条件甚至可能有生命存在;另一方面,土卫六的全球性液态海洋、多个烃类化合物湖和海也令人瞩目,惠更斯号更是第一颗软着陆于外太阳系天体上的着陆器,它对土卫六的大气和表面温度进行了直接观测……


几乎可以说每一个发现都是全新的,前所未有的,很难说哪个最重要。


02

对土星系统持续13年的研究中,你认为最大的遗憾是什么?


李成(加州理工学院喷气动力学实验室朱诺号项目组成员)

卡西尼非常成功的完成了其科学任务。我并没有觉得任何的遗憾。如果硬要说遗憾,那我只能说卡西尼英年早逝。它的燃料其实还够它继续运作不少年,但是由于行星保护的原因只能在现在画上中止符了。

 

郑永春(中国科学院国家天文台研究员,卡尔萨根奖获得者):

我觉得遗憾的是,中国的行星科学研究与国外相比,还很落后。我们太关注与地球本身,忘记了地球也是太阳系里的一颗行星,也具有行星的共同特征。我们研究地球不能光在地球上研究,还要研究地球的兄弟姐妹,看看它们长什么样,看看它们和它们的卫星之间,是怎么相互作用的。这样我们才能更好地理解我们的地球。


遗憾的是,对土星也好,对木星也好,对天王星、海王星,甚至金星、水星,国内基本上没有人研究,更别说土卫六、木卫二,还有火星的两颗卫星。这些是非常有意思的天体,都是像地球一样的星球。但实际上,国内大多没人研究。


中国的行星科学研究,其实是才刚刚起步。一方面我们没有相关的探测任务,也没有相关的自主数据和样品。虽然这些数据国外有,也都是公开的,但是国内没有人做研究。研究基础薄弱,也缺少申请资助的途径。比方说,我们只能通过自然科学基金申请,研究积累很难持续。我们也没有专门的行星科学学会,要么在空间科学学会,要么在地球化学学会,就是没有行星科学研究方面的专业学术组织。

 

王先智(上海交通大学物理与天文学院教授):

土卫六上没有发现生命。


孙正凡(天体物理学博士,科学松鼠会创始会员):

为了保护卫星环境,不能深入卫星大气层近距离观测几颗卫星。


刘博洋(中科院国家天文台/西澳大学联合培养天体物理博士生):

卡西尼号的设计吸取了旅行者号、伽利略号、麦哲伦号的大量经验教训,总的来说运行非常顺利,但也曾经出现过美欧双方沟通不善,忽视了多普勒效应对卡西尼-惠更斯星间通讯的影响,以致于不得不修改原有轨道设计这样的大黑点,我想算是个遗憾。


haibaraemily(东京大学行星科学博士):

虽然是任务设计时候就知道的,但还是觉得惠更斯号着陆后只维持了70多分钟有点遗憾。土卫六被稠密的大气层覆盖,影像能够观测到的地表情况非常有限,雷达的覆盖率也不太高,在这样的情况下着陆器就具有轨道器所不具有的独特优势,如果可以有更长的观测时间,想必会让我们对土卫六有更深入的认识。

 

03

如果给你一次机会,想让卡西尼号在生命结束之前再做点什么?


李成(加州理工学院喷气动力学实验室朱诺号项目组成员)

我想让它撞上土卫二。

 

郑永春(中国科学院国家天文台研究员,卡尔萨根奖获得者):

再次回望一下地球吧。看看在它的眼里,我们的地球跟它十几年前拍过那个的地球,发生了什么变化,有什么不一样。

 

王先智(上海交通大学物理与天文学院教授):

再观察一下土卫六,看看有没有生命有关的奇异现象。


孙正凡(天体物理学博士,科学松鼠会创始会员):

如果不计成本太高,可以发射另一艘飞船前往土星,跟卡西尼号联手进行立体观测(就像Stereo太阳天文台),同时也继承卡西尼号未竟之事业。


刘博洋(中科院国家天文台/西澳大学联合培养天体物理博士生):

能做的相信已经都做了。


04

卡西尼之后,关于土星的研究,你最期待的是什么?


李成(加州理工学院喷气动力学实验室朱诺号项目组成员)

我最期待的是对于土星系统中的冰卫星的研究。有相当多的证据表明土卫二的内部有海洋,而且海洋内有机物。未知的外星生命很有可能就在太阳系中。

 

郑永春(中国科学院国家天文台研究员,卡尔萨根奖获得者):

期待我们也能有这样一些有情怀的探测项目。有这么一个航天器,能够陪伴着一代人的成长,能够让一代年轻人看着它,经历从研制、到发射、到最后落幕的整个过程,成为一代年轻人的记忆。我很羡慕。


如果这样的深空探测项目,能够伴随年轻人和孩子的成长,深深地激励和影响他们投身于科技领域和工程领域,做出创新的贡献。我们的航天也需要加强这些能跟普通人发生紧密联系的项目。希望未来有更多像玉兔号月球车一样的微博,让更多普通人的生活、兴趣、职业选择,甚至命运与太空探索任务产生联系。


如果一个太空任务,能够在一代人中影响一部分人群,它的社会价值就大大扩大了,就不仅仅是科学上的发现,也不仅仅是技术上的进步,而是一个社会文明的进步。这是我从卡西尼身上得到的一个体会。


行星科学最大的好处是公众非常关心,因为很容易联想到我们的地球。太阳系内的行星,是地球之外我们能够用航天器飞临的世界。从这方面来讲,老百姓和公众对行星非常感兴趣。在美国有一个说法,公众对一颗火星的兴趣就超过了整个宇宙。这就是为什么火星会这么受欢迎的原因。我预计在未来,火星会越来越火,太阳系里的其他行星也都会越来越受到关注,因为它们就是我们的邻居。

 

王先智(上海交通大学物理与天文学院教授):

最期待的是在土卫六上发现生命,哪怕是原始生命或者准生命。


孙正凡(天体物理学博士,科学松鼠会创始会员):

卡西尼号这个名字是为了纪念伟大天文学家卡西尼,他祖孙四代都是天文学家。我觉得这不是卡西尼家族的最后谢幕,这个名字还会继续在星空闪耀。也许中国航天将来也会发射一艘“卡西尼号”飞船再访土星的。

 

刘博洋(中科院国家天文台/西澳大学联合培养天体物理博士生):

最期待有朝一日派个机器人潜入土卫二冰下海看看。

 

haibaraemily(东京大学行星科学博士):

卡西尼号任务虽然结束了,但它传回的数据里依然有无尽的宝藏可以让科研人员继续挖掘。目前我还是最期待卡西尼号终章阶段的观测成果,尤其是对土星高层大气的直接采样,这些结果是否可以刷新人类目前对土星的内部结构和气态巨行星的形成和演化的认识。此外,卡西尼号的观测结果让人们对土卫二有了更多的期待,希望卡西尼号结束后还能发射新的探测任务对土卫二的冰下海以及是否存在生命进行进一步探测(比如德国宇航中心计划的Enceladus Explorer任务)


05

卡西尼号拍摄的照片里,您最喜欢哪一张?


对于这个问题,多数意见一致,都选择了这张土星北极圈大气漩涡的照片:


刘博洋和haibaraemily喜欢这张逆光的土星:


松鼠老孙喜欢《Lone Pale Blue Dot》,就是地球藏在土星光环的角落里的这张照片。老孙说,这张照片让我们体会到宇宙之苍凉,生命之可贵。



在即将失去卡西尼传回的信号之际,让我们一起来看看卡西尼曾传回了哪些美丽的图像吧!


“双月牙”


泰坦(土卫六)


土卫六(泰坦)与土星同框


土星上的风暴


从土星环的中间,卡西尼也会回望地球,那一点亮光。



排版:晓岚

题图来源:zh.wikipedia.org


科学人问答


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