美国宇航局的蜻蜓直升机将探索泰坦的这个区域

2027 年 6 月,美国宇航局将向土星最大的卫星泰坦发射期待已久的蜻蜓计划。 到 2034 年,这架 450 公斤(990 磅)的核动力四轴飞行器将在其目标着陆点(塞尔克陨石坑区域)着陆,并开始搜索土卫六的表面和大气层,以了解更多关于这颗好奇卫星的信息。 特别是,该任务将调查月球的益生元化学、活跃的甲烷循环和有机环境。 这些目标支撑着 Dragonfly 的主要目标,即在泰坦上寻找可能的生命迹象(又名“生物特征”)。

多年来,科学家们一直在猜测泰坦上是否存在生命,因为它似乎拥有所有必要的成分(尽管不是我们所知道的生命)。 自从 卡西尼-惠更斯 该任务花了 13 年时间探索土星及其卫星系统(从 2004 年到 2017 年)。 最近,一个团队 康奈尔大学的研究人员 结合和分析卡西尼号拍摄的雷达图像,以确定表面的特性。 结果是蜻蜓着陆点的详细地图,显示了沙丘和破碎的冰冷地面的景观。

该研究由 莉亚·邦尼芙博士后研究员 康奈尔天体物理学和行星科学中心 (CCAPS), 卡尔萨根研究所巴黎地球物理研究所 (IPGP)。 来自 CCAPS 和 IPGP 的多名成员以及来自 约翰霍普金斯大学应用物理实验室 (JHUAPL), 实验室 Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS)在凡尔赛大学和 法兰西大学学院 (IUF)。 描述他们的研究和发现的论文最近出现在 行星科学杂志.

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Bonnefoy 是由 亚历克斯·海耶斯,天文学副教授和主任 航天器行星图像设备,它专门识别和描述整个太阳系中潜在的宜居环境。 他们的工作包括来自卡西尼号轨道器、毅力号、好奇号、精神号和机遇号漫游车以及即将执行的欧罗巴快船任务的数据。 正如 Bonnefoy 在最近的一篇文章中解释的那样 康奈尔纪事发布,蜻蜓将调查迄今为止最有前途的环境之一:

“蜻蜓——外太阳系世界的第一台飞行器——将前往一个科学界非凡的领域。 蜻蜓将降落在赤道干燥的土卫六地区——一个寒冷、大气层厚实的碳氢化合物世界。 有时会下雨液态甲烷,但它更像是地球上的沙漠——那里有沙丘、一些小山和一个撞击坑。

“我们正在仔细观察着陆点、它的结构和表面。 为此,我们正在检查卡西尼-惠更斯号任务的雷达图像,观察雷达信号怎样从不同的视角变化。 “我们通过卡西尼号获得的泰坦雷达图像的最佳分辨率约为每像素 300 米,大约相当于一个足球场的大小,而在该比例下,我们只看到了不到 10% 的表面。 这意味着可能有很多我们看不到的小河流和景观。”

在土星的许多轨道中,卡西尼号轨道器拍摄了土卫六及其许多较大卫星的多张雷达图像。 2004 年圣诞节那天,轨道飞行器发布了它的伙伴任务——惠更斯着陆器——它于 1 月 14 日开始下降到土卫六的稠密大气层。 在两个小时的下降过程中,着陆器收集了土卫六大气的数据,以确定存在哪些气溶胶和化学物质(以及数量)。 它还返回了显示轨道器雷达图像中看不到的河谷的表面照片。

在他们的研究中,Bonnefoy 和小组使用来自卡西尼号图像的雷达反射率和倾斜的阴影来绘制 Selk 陨石坑的六个地形图,描绘景观并测量其边缘的高度。 了解陨石坑的形状将有助于深入了解该地区的地质情况,并帮助任务规划者确定蜻蜓任务的科学目标。 土卫六丰富的益生元环境在其大气和地表含有有机化合物,在那里它们类似于沙子并形成类似沙丘的特征。

土卫六的稠密大气主要由氮(约 95%)、甲烷(约 5%)和其他碳氢化合物组成,其密度约为地球大气的四倍。 结合土卫六的低重力(地球的 13.8%),这将使蜻蜓号能够像无人机一样保持空中飞行,研究土卫六的大气、地表和甲烷湖,以了解更多关于这颗行星的组成及其支持生命的潜力。 邦尼福伊:

“在接下来的几年里,我们将看到对塞尔克陨石坑地区的大量关注。 Lea 的工作为在 2030 年代中期探索该地区时开始构建模型和预测 Dragonfly 进行测试提供了坚实的基础。 蜻蜓最终将向我们展示该地区——以及泰坦——的样子。”

由于今天土卫六的环境被认为与原始地球相似,蜻蜓号获得的数据可以帮助科学家更多地了解地球上生命是怎样出现的。 也有可能在泰坦上出现生命并且今天仍然存在,最有可能以微生物形式存在。 这些潜在生命形式的发现和研究可以揭示太阳系中生命是怎样以及在何处出现的,更不用说这些构件在数十亿年前可能是怎样分布的(又名紫质植物)。


延伸阅读: 康奈尔大学, 行星科学杂志