40年前“旅行者号”在土星留下的遗产震惊科学界

有着迷人的光环和无数的卫星，长期以来一直吸引着天文爱好者和科学家。在1979年先驱者11号首次飞越之后，人类在20世纪80年代初通过美国宇航局的孪生旅行者号飞船第二次更近距离地观察了这个复杂的行星系统。

40年前的1981年8月25日，旅行者2号离土星最近。旅行者号在这颗行星上的发现是如此惊人，以至于仅仅一年后，一个美国和欧洲的联合工作组就开始讨论一项任务，将旅行者号在土星的遗产传承下去。

加州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的旅行者号项目科学家埃德·斯通表示：“土星，就像旅行者号访问过的所有行星一样，充满了令人兴奋的发现和惊喜，旅行者号给了我们前所未有的土星系统的照片，让我们有足够的理由回去近距离观察。”

许多神秘的卫星

旅行者号近距离飞越土星，让我们看到了土星的卫星，这是一个不同的世界，每一个都有自己独特的性格和魅力。旅行者号的图像将卫星从光点变成了完全可以实现的地方。土卫三，土卫四,和其他卫星上引人注目的景观暗示着痛苦的过去，这让科学家们着迷。

“土星系统的恒星是卫星，在旅行者号和卡西尼号任务中，这让我们所有人都感到惊讶。”

旅行者号访问土星的关键发现之一是，该行星的卫星有过去地质活动的证据，而土卫二是科学家们所见过的最明亮、反射性最强的行星体，它可能仍然活跃着。

卡西尼号深入研究了这些卫星的性质，发现冰冷的土卫二表面下的液态海洋中喷发出像间歇泉一样的喷流。卡西尼号还证实了旅行者号提出的土星E环的来源是土卫二。虽然旅行者号拍摄到的稀疏地形暗示土卫四上有冰火山，但卡西尼号发现，这些羽毛状的涂层实际上是一个明亮的峡谷系统。

特别是泰坦

土星最大的卫星土卫六泰坦是旅行者号任务的优先目标。柯伊伯带因其名字而得名。1944年，柯伊伯发现土卫六的大气层中含有甲烷。两艘旅行者号的观测结果显示，土卫六的大气主要由氮气、少量甲烷和少量其他复杂的碳氢化合物组成，如乙烷、丙烷和乙炔。太阳系中没有其他卫星有稠密的大气层。任务规划者绘制了一条穿过土星系统的路径，该系统提供了将旅行者2号送往天王星所需的引力助推。但由于人们对土卫六大气层的浓厚兴趣，这颗巨大的卫星成了优先考虑的对象。事实上，如果旅行者1号没有成功观测到土卫六，研究小组可能会让旅行者2号更接近土卫六。

“为了接近土卫六，旅行者2号会从行星平面向上摆动，不可能再去拜访其他行星，幸运的是，旅行者1号对土卫六的观测是完美的，所以旅行者2号可以继续前往天王星和海王星。”

对旅行者号来说，土卫六由于大气层中浓重的雾霾，看起来就像一个毫无特色的橙色球。

看透这片迷雾是卡西尼号任务的主要目标。卡西尼号携带的红外摄像机可以穿透薄雾，雷达可以详细描绘月球表面，欧洲惠更斯探测器于2005年1月14日在月球寒冷的表面着陆。多亏了卡西尼号，我们现在知道，雾蒙蒙的土卫六上有甲烷湖和淹没的峡谷。

新的形状和大小

旅行者号任务发现了新的卫星，并使我们对一些先前已知的卫星有了更清晰的认识。

航天器还揭示了这些卫星的引力是如何在土星环上引起涟漪的，就像海上船只的尾迹一样。

环上也有令人惊讶的缝隙，有些是由嵌入其中的卫星造成的。旅行者2号在土星北极周围的云层中发现了一个巨大的六边形特征，卡西尼号发现这个特征在四分之一个世纪后仍然强劲。此外，两艘旅行者号航天器测量了土星大气的风速、温度和密度。以旅行者号的测量结果为起点，卡西尼号进一步探索了土星的大气是如何随季节变化的。

挥之不去的奥秘

尽管旅行者号的两次任务都极大地增进了我们对土星、土星环和土星卫星的了解，但卡西尼号仍有大量的谜团有待探索。

研究人员表示:“孪生旅行者号改写了关于土星、土星环和土星卫星的教科书，我们已经迫不及待地想带着卡西尼号回去了。”

卡西尼号是第一艘环绕土星飞行的航天器。这项任务在十多年的时间里产生了大量新的见解，并改变了未来行星探索的进程。研究人员对卡西尼号的一系列非凡发现感到高兴，这些发现是旅行者早期侦察的结果，关于土星的壮丽光环、令人惊叹的卫星、动态磁层以及土卫六的表面和大气的发现。

“这次任务的一些亮点包括发现土卫六有类似地球的过程，小卫星土卫二在其南极有一个热点，表面喷射出冰晶，表面下有液态水。”

旅行者1号和旅行者2号飞行的时间比历史上任何其他航天器都要长。自1977年发射以来，它们继续着长达几十年的旅程，它们离地球和太阳的距离都比冥王星远得多。2012年8月，旅行者1号历史性地进入了星际空间，也就是恒星之间的区域。旅行者2号于2018年11月5日进入星际空间。这两艘航天器仍在通过美国宇航局的深空网络(DSN)发送有关其周围环境的科学信息。

回到土星系统

在两艘旅行者号和卡西尼号的基础上，NASA将发射一架名为“蜻蜓”的8叶旋翼飞行器，探索土星最大的卫星——土卫六。蜻蜓计划于2026年发射，2034年抵达，它将在土星冰冷的卫星周围对数十个有希望的地点进行取样和检查，并推进我们对生命构成材料的探索。而NASA的科学家们对土卫二的了解还远远不够。研究人员正在积极探索未来任务的想法，这些任务可能在某一天俯冲下来，采集月球羽流的生命迹象，甚至可能潜入海洋本身。

但未来所有前往土星的任务都将由开拓性的旅行者号肩负，他们将首次详细观察土星系统。