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惠更斯数据绘制了泰坦的湍流图像

艺术家对惠更斯号探测器到达泰坦后的下降和着陆序列的印象。

惠更斯号探测器于2005年降落在土星的卫星泰坦上,但它从未像任务科学家所希望的那样遇到过冰冷的液态甲烷海洋——它降落在泥地里。

尽管令人失望,科学家们还是利用用于测量海洋特性的传感器的数据,重新绘制了泰坦大气层的湍流图像。除了显示惠更斯号可能坠入湍流甲烷冰云之外,这项研究可能有助于为未来的泰坦任务设计气球探测器。

“我们知道惠更斯号在到达泰坦表面的过程中遇到了颠簸。英国开放大学惠更斯项目经理Mark Leese说,现在我们可以将20分钟的空气湍流(可能是由云层造成的)与侧风或空气冲击等其他影响区分开来。

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惠更斯号探测器于2004年12月25日从卡西尼号探测器上脱落,并于2005年1月14日抵达泰坦表面,在进入类似月球的大气层后展开降落伞,开始2.5小时的下降。

惠更斯号的工程师并不打算精确测量空气中被称为湍流的微小而混乱的变化,但洛伦茨和他的团队通过查看探测器的两个传感器的信息来收集这些数据。其中一个是“液体密度传感器”,旨在测量泰坦据称的甲烷海洋的性质,如果探测器漂浮在其中一个上的话。

该研究的作者在即将出版的《行星与空间科学》杂志上写道:“尽管这种设备的设计从未考虑到大气测量,但它的工作原理就像一个阻尼惊人的加速度计。”加速度计以极小的刻度测量速度的变化。例如,美国国家航空航天局利用其航天飞机机翼前缘的一个来探测微流星体撞击等现象引起的振动。

首席作者拉尔夫·洛伦茨是马里兰州巴尔的摩约翰斯·霍普金斯大学的行星科学家。洛伦茨和他的同事将密度传感器的数据与类似钟摆的“倾斜传感器”的数据相结合,创造了惠更斯号大气俯冲的逐场画面。

洛伦茨说:“苏钦信息可能会深入了解泰坦上普遍存在的气象过程,这个世界被认为与地球有许多共同特征。”

研究人员发现惠更斯号可能已经坠入冰冷的甲烷云层——科学家们提出这将产生一场寒冷的甲烷“雨”——距离月球表面约12'至19英里(20至30公里)。

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尽管湍流的发现可能不会让地球上的航空乘客从令人恶心的风中解脱出来,但这些信息可以用来帮助设计气球状探测器。

该研究的作者说:“FutureTitan的探索可能会使用比空气更轻的飞行器,这将不得不补偿阵风,以保持在采样目标之上。”

科学家们认为,这样的气球不仅会配备相机来详细了解月球表面,还会配备光谱仪来绘制泰坦上的矿床图。然而,美国国家航空航天局既没有批准也没有安排这样的任务。

洛伦茨和他的同事们希望利用更多惠更斯数据,包括来自无线电发射的数据,对惠更斯的下降以及泰坦的氮厚大气层进行更详细的重建。


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