人類在土星的光芒已經熄滅。
NASA 的機器人卡西尼號宇宙飛船於星期五早上（9 月 15 日）在環狀行星的大氣層中燒燬，結束了其在土星周圍長達 13 年的卓越旅程，這場旅程徹底改變了科學家們對外太陽系及其孕育生命潛力的理解。
例如，卡西尼號在土星巨大的衛星土衛六上發現了甲烷海，並在土衛二上發現了噴射水蒸氣的間歇泉。卡西尼團隊成員表示，這兩顆衛星都值得進一步研究，環狀行星本身以及整個多樣化的土星系統也是如此。[圖片：卡西尼號在任務結束時拍攝的最後土星景象]
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“我們讓世界瞭解了情況，但仍然充滿疑問，我不能要求更多了，” NASA 噴氣推進實驗室（位於加利福尼亞州帕薩迪納市）的卡西尼專案經理 Earl Maize 在星期三（9 月 13 日）的新聞釋出會上說。“我們必須回去——我們知道這一點。”
實際上，各個研究團隊確實正在制定重返土星的計劃。事實上，有五個這樣的概念正在角逐 NASA 的下一個新疆界任務——與該機構的 新視野號冥王星探測器、朱諾號木星軌道飛行器和 OSIRIS-REx 小行星樣本返回飛行器執行的任務型別相同。
土星大氣層
在星期五的有意死亡俯衝期間，卡西尼號短暫地成為有史以來第一個土星大氣探測器。一項擬議的新疆界任務將延續並大大擴充套件卡西尼號所做的最後測量。
SPRITE（土星探測器內部和大氣層探測器）航天器將衝入土星濃厚的大氣層，在分解和燒燬之前，對其成分和結構進行約 90 分鐘的表徵。（卡西尼號並非為此工作而建造，在俯衝過程中僅持續了一兩分鐘。）
“需要對土星內部結構和稀有氣體丰度進行基礎測量，以便更好地約束太陽系形成的模型，併為系外行星系統提供改進的背景，” NASA 戈達德太空飛行中心（位於馬里蘭州格林貝爾特）的首席研究員 Amy Simon 及其同事在去年任務描述中寫道。
科學家補充說，SPRITE 將進行此類測量，其資料將有助於“地面驗證”卡西尼號多年來從遠處收集的關於土星的資料。[來自 NASA 卡西尼號軌道飛行器的最新土星照片]
研究土衛六
卡西尼號在 127 次目標飛掠中對土衛六進行了密切研究。土星軌道飛行器還搭載了一個名為惠更斯的歐洲著陸器，該著陸器於 2005 年 1 月在直徑 3,200 英里（5,150 公里）的衛星上著陸。在此過程中，它成為有史以來第一個在外太陽系天體上實現軟著陸的探測器。
卡西尼號和惠更斯號的觀測結果揭示了土衛六所有超凡脫俗的榮耀。碳氫化合物雨從這顆巨大衛星的天空落下，彙集在甲烷湖和甲烷海中，其中一些甲烷海與地球的黑海一樣大。複雜的有機化學物質——我們所知的生命中含碳的基石——在土衛六濃厚的、以氮為主的大氣中飄蕩，最終飄落到衛星表面。
天體生物學家說，這種奇異的景觀有可能孕育生命。卡西尼號的工作表明，這顆巨大的衛星可能還存在另一個潛在的可居住環境：地殼下埋藏著一個液態水的鹹水海洋。（事實上，卡西尼號被導向其厄運，主要是為了確保它永遠不會用來自地球的微生物汙染土衛六或土衛二。）
一項名為 Oceanus 的擬議新疆界任務將調查這兩種環境，從其環繞土衛六的軌道上進行各種測量。例如，該探測器將表徵衛星大氣中的有機物，並幫助研究人員確定土衛六地殼的厚度和剛度，以及它是否正在將內部熱量對流到地表。
Oceanus “將跟進卡西尼號的驚人發現，並透過追蹤有機物在甲烷迴圈中的變化以及評估大氣、表面和地下之間的交換過程來評估土衛六的宜居性，” 概念任務的規劃者在專案描述中寫道，他們在今年早些時候在德克薩斯州伍德蘭茲舉行的第 48 屆月球與行星科學會議上介紹了該專案。
同樣在新疆界任務候選名單中的還有土衛六蜻蜓號，它將派遣一架無人機從空中和地面研究這顆衛星。
馬里蘭州約翰·霍普金斯大學應用研究實驗室的行星科學家、蜻蜓號首席研究員 Elizabeth Turtle 今年早些時候告訴 Space.com，“[在土衛六上]重於空氣的飛行比在地球上容易得多”。（土衛六的大氣層比地球厚得多，但衛星的重力只有我們星球的 14%。）
Turtle 補充說，“這意味著我們可以使用功能非常強大的著陸器，在一次飛行中將其移動數十公里，在任務期間移動數百公里。”
這架無人機將詳細研究土衛六有機物的成分，並在各種不同的地點進行研究。
Turtle 及其同事在第 48 屆月球與行星科學會議的簡報中寫道，“蜻蜓號是一個真正具有革命性的概念，它提供了探索不同地點的能力，以表徵土衛六環境的宜居性，調查前生物化學的進展程度，並尋找指示水基和/或碳氫化合物基生命的化學特徵。” [驚人照片：土衛六，土星最大的衛星]
土衛二的羽流
另外兩項以土星為中心的新疆界提案針對直徑 313 英里（504 公里）的土衛二，其間歇泉對卡西尼團隊、NASA 官員和一般太空科學家來說都是一個啟示。
NASA 行星科學部門主管 Jim Green 在星期三的新聞釋出會上說：“當我們觀察到（土衛二的）南半球以及噴射到土星系統中的水間歇泉時，我們感到驚訝，並開始改變我們對外太陽系衛星的宜居性——或潛在宜居性——的看法。”
這是因為土衛二間歇泉中的水顯然來自一個液態水海洋，該海洋在寒冷的衛星冰冷的地殼下晃動。卡西尼號的觀測表明，這個海洋甚至可能具有可以支援生命的化學能源，就像我們所知的那樣。
但是研究人員想更多地瞭解這個海洋，而間歇泉的羽流為此提供了一個很好的途徑。新疆界任務候選者之一，被稱為土衛二生命探測器 (ELF)，將反覆穿過這個羽流，收集和分析分子。ELF 將尋找複雜的有機化合物，這些化合物可能是前生物化學的跡象——甚至可能是生命本身的跡象。
康奈爾大學的首席研究員 Jonathan Lunine 在 2015 年 告訴 Space.com，“這是免費樣本”，當時 ELF 正在競爭 NASA 探索計劃中低成本、高度聚焦的任務的席位。（在今年 1 月，NASA 選擇了研究小行星的露西和靈神星任務作為其下一個探索專案。）“我們不需要著陸、鑽探、融化或做任何類似的事情。”
卡西尼號自己進行了一些羽流取樣，但 ELF 將配備比其前身更靈敏的質譜儀，ELF 團隊成員表示。（卡西尼號的管理者在發射前不知道土衛二的間歇泉，因此他們沒有在飛船上放置任何尋找生命的裝置。）
關於最終的以土星為中心的新疆界提案，公眾知之甚少。但它的名稱——土衛二生命特徵和宜居性——表明它也將是一項羽流取樣任務。
您可以在行星協會的 Van Kane 撰寫的這篇精彩概要中瞭解有關所有 12 個新疆界任務候選者的更多資訊——其中另外七個將以金星、彗星或地球的衛星為目標。
它們中的任何一個會發射升空嗎？
預計 NASA 將在年底前將新疆界提案篩選到少數幾個最終入圍者，並在 2019 年的某個時候宣佈選定的任務。（該任務的成本上限為 8.5 億美元，不包括髮射費用，並將於 2025 年前發射升空。）
因此，現在說任何以土星為中心的任務是否會真正啟動還為時過早。但是，環狀行星的愛好者可能會因 Green 在星期三新聞釋出會上發表的評論之一而感到鼓舞。
Green 說，卡西尼號的發現“將在未來幾十年內繼續存在，並且它們已經在召喚我們回去”。在 NASA 的旅行者號任務（在 1980 年和 1981 年背靠背飛掠土星）“和卡西尼號之間間隔了 30 年，”他說，“我相信下一次間隔會短得多。”
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