SELFI仪器被设计用于研究土卫二的羽状物

时间：2021-07-17 19:52:15 来源：

卡西尼号飞船在2015年10月28日从土卫二的最深和最后一次爆炸中探测到了从土卫二喷出的气体和冰状物质羽流中的氢。该图显示了一种理论，该理论涉及水如何与月球海洋底部的岩石相互作用，从而产生氢气。一个戈达德小组希望开发一种仪器，该仪器可以揭示有关热液喷口的更多细节，并且也许可以回答这个海洋世界是否存在生命。学分：NASA / JPL-Caltech /西南研究所

美国宇航局的工程师和科学家已经构思并计划制造一种雄心勃勃的亚毫米波或无线电仪器，以研究从土星小卫星恩克拉多斯南极喷出水蒸气和冰冷颗粒的间歇泉的成分。

科学家们最终要回答的问题是，生命是否存在于土卫二或外太阳系的其他冰冷世界中。在地球海洋的底部，热液喷口随着生命而繁荣。土卫二在其海底是否有温暖的热液喷口，可以支撑生命？

为了帮助回答这个问题，美国国家航空航天局（NASA）戈达德太空飞行中心的团队最近获得了支持，以改进亚毫米级的土卫二生命基础仪或SELFI所需的技术。SELFI首席研究员Gordon Chin说，这种遥感仪器代表了当前亚毫米波长设备的最新技术的显着改进。

SELFI旨在测量土星第六大卫星土卫二上的裂缝（也称为老虎条纹）发出的水蒸气和冰粒中的化学痕迹。通过研究羽流，科学家相信他们可以推断出月亮冰冷的地壳下方的海洋组成及其承载外星生命的潜力。

自从美国航空航天局（NASA）最近结束卡西尼号（Cassini）任务以来，土卫二一直引起科学家的兴趣，这些羽毛不断从月球表面约100个位置喷出微粒，水蒸气，二氧化碳，甲烷和其他气体。尽管科学家起初以为土卫二是冰冻的固体，但卡西尼号的数据显示，月球轨道略有摆动，这表明冰之下存在着全球海洋。土星的潮汐力似乎拉扯并挤压了土卫二，产生足够的热量将水保持在内部，并使冰冷的外壳破裂。这形成裂缝，水从该裂缝喷入太空。

亚毫米波长在非常高的无线电频率范围内，为我们提供了一种测量冷气体中许多不同种类分子数量的方法。我们可以浏览所有的羽状流，以查看土卫二发出的一切。 Chin说道。“水蒸气和其他分子可以揭示海洋的某些化学成分，并引导太空飞船飞向最佳途径，使其飞过羽流直接进行其他测量。”

“像调谐广播电台”

“继续前进，他补充说：“水和一氧化碳等分子，就像小型广播电台，以非常特定的频率广播，说'嘿，我是水，我是一氧化碳'。”对这些波长敏感的调谐就像调谐到带有特定分子呼号的无线电台。戈达德（Goddard）工程师，首席系统工程师Paul Racette补充说：“光谱线是如此离散，我们可以毫无歧义地识别和定量化学物质。”

光谱仪可用于所有波长或频带的太空科学中，可分析行星，恒星，彗星和其他目标中气体和固体的化学成分，从而向科学家详细介绍其物理性质。由于构建亚毫米级敏感仪器的复杂性，进入亚毫米级频段相对较新。

借助NASA的研发资金，Chin和他的团队正在通过放大器提高仪器的灵敏度，以增强557 GHz频率附近区域中水信号最强的区域的信号。Racette说，即使在寒冷的温度下，这也将提高测量甚至很少量的水和其他气体痕迹的能力，并探索整个土卫二上的地表通风系统。

该团队还正在创建一个更加节能，灵活的射频（RF）数据处理系统和一个用于RF信号的精密数字光谱仪。该数字光谱仪将采用高速可编程电路将RF转换为数字信号，可以对其进行分析以测量羽流的气体量，温度和速度。

由于这些增强功能，SELFI将能够同时检测和分析13种分子种类，包括各种同位素形式的水以及甲醇，氨，臭氧，过氧化氢，二氧化硫和氯化钠（构成地球化学物质的食盐化学品）海洋咸。

钱恩说：“ SELFI真的很新，”他补充说，他相信团队可以充分改进该仪器，以提出未来的任务。“这是有史以来最雄心勃勃的亚毫米仪器之一。”

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