原標(biāo)題：NASA新儀器——SELFI將進(jìn)一步研究土衛(wèi)二的噴射羽流
2015年10月28日，在卡西尼號(hào)航天器最后一次，也是最深一次穿越噴射羽流的過(guò)程中，探測(cè)到來(lái)自土二衛(wèi)的氣狀、冰冷羽狀噴射物中含有氫氣。這幅圖描繪了水與衛(wèi)星海底巖石相互作用產(chǎn)生氫氣的理論。戈達(dá)德太空飛行中心某團(tuán)隊(duì)想要開(kāi)發(fā)一種儀器來(lái)揭示更多關(guān)于海底熱泉的細(xì)節(jié)，這也許可以幫助我們知曉這個(gè)海洋世界是否存在生命。
NASA科學(xué)家和工程師們雄心勃勃，他們已經(jīng)構(gòu)想并計(jì)劃建造一架亞毫米波或無(wú)線電儀器，并搭載在土星南極的靜止小衛(wèi)星——土衛(wèi)二上，用以研究其噴射出的間歇泉中水汽和冰粒的成份。
NASA位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達(dá)德太空飛行中心的一個(gè)小組最近在推進(jìn)亞毫米土衛(wèi)二生命基礎(chǔ)儀SELFI（Submillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument）的技術(shù)開(kāi)發(fā)時(shí)獲取到了所需的支持。SELFI首席研究員Gordon Chin表示，這臺(tái)遙感儀器代表了當(dāng)前最先進(jìn)的亞毫米波設(shè)備的巨大進(jìn)步。
SELFI旨在測(cè)量土星的第六大衛(wèi)星，即土衛(wèi)二，裂隙中噴射出的水汽和冰粒羽狀物中的化學(xué)物質(zhì)痕跡，這些裂隙也被稱為老虎紋�？茖W(xué)家們相信通過(guò)研究這些羽狀噴射物，可以推斷出衛(wèi)星冰殼下的海洋組成物質(zhì)，以及存在外星生命的可能性。
NASA最近結(jié)束的卡西尼任務(wù)發(fā)現(xiàn)，土衛(wèi)二表面大約有100個(gè)地點(diǎn)不斷噴射出顆粒、水蒸氣、二氧化碳、甲烷和其它氣體的羽狀物，科學(xué)家們對(duì)此興趣盎然。雖然最初科學(xué)家認(rèn)為土衛(wèi)二是冰凍固態(tài)的，但卡西尼的數(shù)據(jù)揭示了衛(wèi)星軌道有輕微的擺動(dòng)，意味著冰層下有全球性流動(dòng)著的海洋。土星的潮汐力似乎拉動(dòng)和擠壓著土衛(wèi)二，使之產(chǎn)生足夠的熱量來(lái)保持其內(nèi)部的水液態(tài)，并且這些熱量足以沖裂冰殼，從而水氣從這些裂隙中噴射到太空。
科學(xué)家最終想要解答的問(wèn)題是，是否有生命存在于土衛(wèi)二或外太陽(yáng)系的其它冰冷世界中。在地球海洋的底部，海底熱泉容納了千萬(wàn)種欣欣向榮的生命。土衛(wèi)二也有溫暖的海底熱泉，那么在那里可能存在生命嗎？
“亞毫米波屬于很高頻的無(wú)線電波，它給我們提供了一種測(cè)量冰冷氣體中多種分子數(shù)量的方法。我們可以掃描所有的土衛(wèi)二羽流來(lái)一探究竟，”Chin說(shuō)道，“水蒸氣和其它分子可以揭示海洋中的某些化學(xué)物質(zhì)，并引導(dǎo)航天器以最佳路徑穿越羽流以直接進(jìn)行其它探測(cè)�！�
“水和一氧化碳分子，包括其它分子，它們就像一些有著特殊頻率的小廣播電臺(tái)一樣，在說(shuō)‘我是水，我是一氧化碳'''''''',”Chin繼續(xù)補(bǔ)充道，亞毫米頻譜儀對(duì)這些波長(zhǎng)很敏感，就像調(diào)諧具有特定分子呼號(hào)的無(wú)線電臺(tái)一樣�！斑@些頻譜線非常離散，我們可以毫不費(fèi)力地識(shí)別和量化其化學(xué)成分，”戈達(dá)德工程師兼任系統(tǒng)總工程師Paul Racette補(bǔ)充道。
頻譜儀被用于所有波長(zhǎng)或頻率的空間科學(xué)，可以分析行星、恒星、彗星和其它星球上的氣體和固體的化學(xué)成分，為科學(xué)家提供大量的物理性質(zhì)信息。由于制造亞毫米敏感儀器極其復(fù)雜，因此調(diào)諧到亞毫米波段還是相對(duì)較新的實(shí)踐。
在NASA研發(fā)資金的支持下，Chin和他的團(tuán)隊(duì)正在通過(guò)一臺(tái)放大器增強(qiáng)557GHz附近的信號(hào)，該頻率能從水中發(fā)出最強(qiáng)信號(hào)，從而提高儀器的靈敏度。這將提高測(cè)量設(shè)備的測(cè)量能力，哪怕在低溫下也能探測(cè)到微乎其微的水量和氣體痕跡，并探查整個(gè)土衛(wèi)二的地表噴射口，Racette說(shuō)。
該團(tuán)隊(duì)還在創(chuàng)建一套更加節(jié)能和靈活的射頻（RF）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和一臺(tái)尖端的數(shù)字頻譜儀。數(shù)字頻譜儀將采用高速可編程電路將RF轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)分析這些數(shù)字信號(hào)來(lái)測(cè)量羽流的氣體量、溫度和速度。
由于這些改進(jìn)，SELFI將能夠同時(shí)檢測(cè)和分析13種分子，包括各種同位素形式的水以及甲醇、氨、臭氧、過(guò)氧化氫、二氧化硫和氯化鈉（即食鹽的主要成分，是它讓海水變咸的�。�
“SELFI很新，”Chin說(shuō)道。他相信團(tuán)隊(duì)能夠充分地完善儀器，滿足未來(lái)使命的需要，“這是有史以來(lái)最有野心的亞毫米級(jí)儀器之一。”
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