土星大气是香还是臭？只有“卡西尼”号知道

　　据《每日邮报》消息，预计将在今年9月15日坠入土星的“卡西尼”号探测器进入其最后一项科学考察任务“终场演奏”已经15周了，期间“卡西尼”号多次穿越土星和土星环之间的间隙，人类得以第一次对土星的主环和最外层大气进行了采样分析。另外，“卡西尼”号探测器还发现土星的磁轴几乎与自转轴重合，这使得准确测定土星的自转周期十分困难。

　　“卡西尼”号拍摄的土星和土星光环

　　在逐渐一头扎进土星大气的过程中，借助其携带的宇宙尘埃分析仪（CDA）、离子和中性粒子质谱仪（INMS），“卡西尼”号实现了人类第一次对土星大气和主光环组成成分的采样分析。在飞越土星和土星环之间的间隙时，CDA可以搜集纳米尺度的光环颗粒，INMS对土星的最外层大气——外逸层进行取样分析，嗅出了土星大气的味道。

　　在今年4月26日“卡西尼”号踏上“最终演奏”的征程时，它将巨大的碟形天线转到适当的方向，作为一面护盾，以保护那些精密的仪器在穿越土星光环时不被光环颗粒撞上并损坏。在“卡西尼”号穿越D环（土星最内侧的一个光环）时，粒子环境变得相对温和，因此可以收起护盾，使用CDA装置来搜集粒子并加以分析。在“卡西尼”进入“最终演奏”的第五圈时，INMS设备开始取样分析土星最外层大气。

　　“卡西尼”号穿越土星D环时使用离子和中性粒子质谱仪（INMS）采样分析的光谱数据

　　“卡西尼”号的最后22圈

　　（蓝色标出了最后22圈，也即“最终演奏”任务的轨道，红色是最后一圈的轨道）

　　另一项令人惊讶的发现是，土星的磁轴几乎完全与其自转轴重合。按照卡西尼项目科学家Linda Spilker等人公布的数据，土星的磁轴与土星的自转轴之间的偏离只有不到0.06°，这是在“卡西尼”号开始其最后的“最终演奏”任务前，由其携带的磁力计测得的。这个发现也对行星磁场的产生机制提出了挑战，因为当前公认的行星磁场产生机制认为，行星的磁轴与其自转轴应该有一定的夹角或偏离（对于地球，这个夹角就是地磁偏角），只有存在一定的磁偏角，才能维持行星的液态金属内核中存在的电流（即行星磁场的发电机理论，行星内核是熔融的导电金属流体，当行星自转时，导电流体旋转并驱动电流，产生磁场），如果不存在磁偏角（磁轴与自转轴重合或夹角很小），行星内核的电流就会逐渐消失，继而也会导致行星磁场的消失。

　　“卡西尼”号观测到的土星C环的精细条纹结构