太空探索：在最後的日子裡，卡西尼沐浴在“環雨”中！
藝術家在“大結局”期間將卡西尼號渲染到土星環下方。圖片來源：NASA / JPL-Caltech。
在2017年的最後一次軌道上，長期運行的卡西尼號太空船潛入土星環和高層大氣之間，沐浴在天文學家稱之為“環雨”的傾盆大雨中。
在今天發表在“科學”雜誌上的研究中，CU Boulder的Hsiang-Wen（Sean）Hsu和他的同事報告說，他們成功收集了來自行星環的微觀物質流。
“我們的測量結果顯示了這些材料到底是什麼，它們是如何分佈的以及有多少灰塵進入土星，”該論文的第一作者，大氣與空間物理實驗室（LASP）的研究助理Hsu說。
這項研究結果是用卡西尼號的宇宙塵埃分析儀和無線電波和等離子體波科學儀器製作的，在宇宙飛船在土星大氣層中燃燒後一年多一點。他們源於任務的“大結局”，其中卡西尼完成了一系列危險的演習，以每小時75,000英里的速度在行星環下拉鍊。
研究人員表示，在這些條件下捕獲灰塵是一項工程和導航政變，是自2010年以來任務團隊一直在計劃的搶奪行動。
“這是第一次用人造儀器分析土星環的碎片，”新研究的合著者，LASP研究員和物理系副教授Sascha Kempf說。“如果你多年前問我們這是否可能，我們會告訴你'沒辦法。'”
這項研究是卡西尼今天在“科學”雜誌上發表的一系列研究之一。美國宇航局的噴氣推進實驗室（JPL）負責管理這項任務，這是NASA，歐洲航天局（ESA）和意大利航天局的合作。斯圖加特大學的Ralf Srama使用宇宙飛船的宇宙塵埃分析儀領導研究，愛荷華大學的William Kurth領導無線電和等離子體波科學。
在其22個“大結局”軌道（藍色）中，卡西尼號穿過土星環和大氣層之間1,200英里寬的空間。太空船的倒數第二個軌道系列（黃色）擦過了行星的最外圈。圖片來源：NASA / JPL-Caltech。
美麗的物理！
捕捉環形雨 - 天體物理學家根據對土星高層大氣的研究預測-在行動中並不容易：太靠近行星環可能會破壞航天器。然而，隨著卡西尼號在2017年燃油不足，任務科學家決定抓住這個機會。卡西尼號在土星周圍進行了22次通過，穿過行星最近的環和上層大氣層，這個空間不到1,200英里。
在最後一個軌道的八個中，宇宙塵埃分析儀捕獲了超過2,700個帶電灰塵。根據小組的計算，足夠的環雨可以每秒向土星的大氣層發送大約一公噸的物質。但是這些粒子並不僅僅是通過重力直接落入地球。相反，該團隊懷疑他們在撞到大氣層之前沿著土星的磁力線像溜溜球一樣旋轉。研究報告的共同作者，科羅拉多大學物理學教授MihályHorányi說：“這是工作中物理學的美麗展示。”
髒雪球！
研究人員還能夠研究行星塵埃的成分。大多數顆粒都是水冰 - 土星環的主要成分。但是太空船也拾取了許多微小的硅酸鹽，這是一類構成許多太空岩石的分子。
Hsu說，這一發現非常重要，因為它可以幫助回答關於土星的嘮叨問題：它的戒指多大了？他解釋說，太空中的冰冷物體有點像你家裡的書架。“在太陽系中保持純冰面是非常困難的，因為你總是會有髒物進入你身邊，”許說。“我們想要了解的一件事是戒指是多麼乾淨或髒。”
如果科學家能夠確定塗覆土星環的硅酸鹽的確切類型，他們可能能夠判斷這些特徵是數十億年還是更年輕。Hsu的同事目前正在努力製作這些標識。LASP的研究人員也在他們從卡西尼號的宇宙塵埃分析儀上學到的東西的基礎上，為NASA的星際測繪和加速探測（IMAP）以及歐羅巴快船任務設計了類似的捕塵儀！
至於卡西尼號，“我相信未來會有驚喜，”Horanyi說，他也是宇宙塵埃分析儀的共同調查員。“我們仍有大量數據需要整理和分析。”
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