上回书说到卡西尼号用了7年时间，先后掠过金星、地球、小行星带以及木星，借助引力弹弓效应，在经过35亿公里的跋涉之后，终于在2004年7月1日12时12分经过最后一次关键的长达96.4分钟的减速制动后进入了预定的土星轨道，成为了土星的第一只人造卫星。那么在之后漫长的13年中，卡西尼号与惠更斯号在土星又经历了怎样的漫长岁月呢？且容在下慢慢道来。

卡西尼号发射现场画面图自@NASA

我们先来看看在这13年间一个总的统计，如下图所示，这是NASA在2017年8月时所统计的卡西尼号任务中的一系列数据：共执行指令超过250万条，飞行距离超过79亿公里（49亿英里），拍摄照片超过45万张，收集了635G的科学数据，绕行土星249次，飞掠土星卫星162次，此外还新发现了6只土星卫星。这些数据表明，卡西尼号在其服役的20年内所取得的成就是无与伦比的，事实上总体来说，卡西尼号改变了我们对于土星、土星环以及土星卫星的传统理解，目前关于土星的大部分研究成果都来源于卡西尼号这13年的工作。

卡西尼号的成果图自@NASA，星球研究所增加中文标注

由小及大我们先来看看卡西尼号和土星的卫星们之间的故事吧。2004年，研究人员在卡西尼传回的照片中发现了土卫三十二（Methone）。土卫三十二外观呈卵形，外表光滑，没有撞击坑。科学家分析，土卫三十二可能是由极轻的物质组成，质地蓬松，通过长时间的引力作用下，可以消除自身的撞击坑，如同流水造就了鹅卵石一般。2004年6月，研究人员通过卡西尼传回的照片发现了土卫三十三（Pallene），运行轨道位于土卫一与土卫二之间。对研究人员对比后发现，早在1981年8月23日，旅行者2号就曾拍到一张包含土卫三十三的照片，并将其临时编号为S/1981S14。由于只有一张照片，当时无法进行确认。2004年11月21日，卡西尼图像团队发现发现了土卫三十四（Polydeuces），其直径估计大约3.5km，与土卫四共用轨道并位于其拉格朗日点(L5)（关于拉格朗日点的信息可以参考一下笔者上一只文章中关于三体问题特解的配图）。2005年5月1日，卡西尼号在基勒环缝（宽42公里的缝隙，位于A环内距离外缘约250公里处，它是以天文学家詹姆斯·爱德华·基勒之名命名的）中发现土卫三十五（Daphnis），正是因为它的存在，导致了土星环缝产生了波纹状的变化。2007年5月30日，卡西尼发现了土卫四十九(Anthe)。每隔2年，土卫四十九便会受到土卫一明显的共振所影响，同时邻近土卫三十二及土卫三十三也会产生共振。2009年2月3日，卡西尼号发现了第六只新卫星。这只卫星位于土星的G环内，直径只有大约500米（0.3英里），它的临时名称是S/2008 S1，后来被命名为土卫五十三（Aegaeon）。2009年7月26日，卡西尼在距离土星296,000千米处，土星B环外侧发现第七只新卫星S/2009S1，目前尚未正式命名，它绕土星运行轨道的半长轴约为117,000千米，卫星直径约400米（这里需要说明的是，笔者在几只相关资料里看到的都是卡西尼号新发现的土星卫星的数量是6只，而查了好久之后终于找到了具体的这几只的信息，但这里的数量却是7，据笔者猜想，应该是由于土卫三十三当年被旅行者2号拍到过，所以这个功劳可能就没有加在卡西尼号身上，当然，如果这里的数据有误的话，欢迎指正，最近完全用不了那啥所以查资料真的相当麻烦）。

土卫五重奏，左到右依次为土卫十、十七、二、一、五，卡西尼拍摄于2011年图自NASA

卡西尼号一共飞掠土卫六127次，土卫二23次，土星其他卫星15次，其中包括土卫九(Phoebe)、土卫十二(Helene)和土卫十一 (Epimetheus)等。再加上土星卫星的数目高达62只（目前为止在太阳系仅次于木星的67），所以卡西尼号和卫星们的故事也能说上许久，这里受限于篇幅以及内容。除了卡西尼号新发现的土星卫星之外，笔者着重要谈的就是关于土卫二以及土卫六的研究成果了，这也是关于土星卫星卡西尼号最重要的工作。当然土星的月亮们也是异彩纷呈：酷似“死星”的土卫一、“海绵宝宝”土卫七、“阴阳脸”土卫八、“飞碟”土卫十八……

土卫一酷似《星球大战》里的“死星” 图自网易新闻

首先我们先来看看土卫二（Enceladus）。土卫二是土星的第六大卫星，于1789年被威廉·赫歇尔（英国天文学家，古典作曲家，音乐家，恒星天文学的创始人，被誉为恒星天文学之父）所发现。在旅行者号于1980年代探测土星之前，人们只知道土卫二是一个被冰覆盖的卫星。旅行者号显示土卫二直径约为500公里（相当于土星最大的卫星土卫六直径的十分之一），而且其表面几乎能反射百分之百的阳光。旅行者1号发现土卫二的轨道位于土星E环最稠密的部分，表明两者之间可能存在某种联系。而旅行者2号则发现：尽管该卫星体积不大，但是在其表面既存在古老的撞击坑构造，又存在较为年轻的、地质活动所造成的扭曲地形构造——其中一些地区的地质年代甚至只有1亿年。相比于这些认知，卡西尼号关于土卫二的发现则是颠覆性的。

土卫二有如悬停在土星环之下，颇有力学之美图自@NASA

2005年，卡西尼首次近距离观测土卫二，拍摄到土卫二冰晶喷射活动。从此，土卫二成为太阳系中第四颗被证实存在火山活动的天体，其余三颗分别是地球、海卫一和木卫一。2008年3月12日，卡西尼以50千米的距离飞掠土卫二，发现其表面的羽状物中含有复杂的碳氢化合物（丙烷、乙烷、乙炔）。这项发现提高了土卫二存在生命的可能性。2015年，卡西尼号从土卫二的冰层裂缝中喷射出来的羽流里，检测到二氧化碳和大量氢气。科学家认为，这是冰层下的温软海洋和海底岩层之间的水热反应所致。水热反应可以为深海微生物提供能量，地球的深海里就存在独特的热泉生态系统。在太阳照不到的地方，甲烷也能养活海底热泉附近的微生物。同时，土卫二喷出来的物质是形成土星环的重要物质来源。

土卫二南极有壮观的冰火山爆发，喷射出水冰和蒸汽图自@NASA

综合这些成果，2017年4月14日，北京时间凌晨2点，美国国家航空航天局（NASA）在华盛顿总部的詹姆斯·韦伯礼堂召开新闻发布会，宣布土卫二上具备生命所需的所有元素，也许会是太阳系另一个“生命的摇篮”。对于生活在摇篮之中的人类来说，这应该是空前的发现吧。事实上，卡西尼号“捐身徇义”的重要原因，就是避免污染这颗可能存在生命迹象的“冰月”（土卫二）（查到这个资料的时候在下突然笑着流了泪，前一阵子读过的科幻小说中有一只叫做《泰坦故事》的，有公司谎称在土卫六上进行模拟地球生命起源的实验，实则在土卫六的甲烷海洋中播撒适合生活在这种环境中的细菌……我猜这里我流的泪大致是由于人类对于生命的尊重与畏惧吧，任何想要凌驾于生命之上的行为都是应当被唾弃的，自然的规律应该被尊重）。

拍摄于2008年10月5日的土卫二，表面充满了裂缝、褶皱图自@NASA

而谈到土卫六（Titan，又称为泰坦星或提坦星），笔者这里首先要纠正一下上一只文章（http://www.acfun.cn/a/ac4030356）中的一只错误。笔者在文章中第七段介绍伽利略和惠更斯的事儿时说因为土星的名字克洛诺斯属于泰坦一族，所以土卫六在被命名为泰坦，今儿查询资料准备下篇的时候发现这个说法是错误的，百度百科在土卫五的词条下有这样的解释：卡西尼称呼了他所发现的4颗土星卫星（土卫三、土卫四、土卫五、土卫八）为路易之星（Sidera Lodoicea）来纪念路易十四世。而天文学家则根据习惯将它们称乎为土卫一至土卫五。在土卫一与土卫二于1789年被发现后，编号延伸到土卫七。天文学家约翰·弗里德里希·威廉·赫歇尔（威廉·赫歇尔的儿子，也是土卫一与土卫二的发现人）后来在《好望角观测结果》（Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope）中建议这7颗卫星应该以泰坦神族来命名，后来这项建议被正式采用。笔者认为在没有更多证据的情况下，这样的资料应该是站得住脚的，所以在这里说明一下。对于这样的错误造成的不便或者误区，我很抱歉，众位看官如果发现有其他错误之处，还请多多指教（本来这一段是要放在上一只文章的评论区的，但是因为笔者不能理解的原因评论发不出去，所以只好加在此处，请见谅）。

前景为土卫六，背景为土星，细线为土星环图自@NASA

接下来的一幕卡西尼号的小伙伴惠更斯号（得名于发现土卫六的荷兰天文学家惠更斯，就是大家都知道的那只，上篇中也有过一定的介绍）终于可以当一波主角了。当然首先我们要来看看卡西尼号在如此漫长的旅途中干嘛还要多带这349千克的行李，而土星如此众多的卫星中，为什么偏偏是土卫六成为了被选召的幸运儿？首先因为土卫六实在是很大，在我们已经发现的太阳系如此众多的卫星中，它的个头位列第二，它的平均半径有2575千米，仅次于木卫三的2632千米（事实上在旅行者1号掠过土星之前的很长一段时间里，科学家们普遍认为木卫六的半径有2900千米，是卫星中最大的一只）。这个数字是怎样的一个概念呢，总体来说，比太阳系八大行星中最小的水星的平均半径2440千米还要大一些，这种情况，我猜其他行星肯定就要说：水星你还是退群吧！当然事实就是这样，土卫六这家伙就是很大就是了，人类嘛，总喜欢对这种大的感兴趣吧，所以……其他还有很多原因，科学家们在有限的数据中推断出来的结果认为土卫六是太阳系中唯一拥有大气的卫星，而且它的表面温度也不是很低，有可能存在生命。就是这样一些看起来似乎很模糊的原因，促成了惠更斯号这次搭便车的旅程，这样想着设计它的欧空局似乎也有点儿草率（其实对于这只耗费32亿美元的项目开始的时候的确有很多人存在质疑）。

惠更斯号鱼眼镜头所拍摄的土卫六表面图自@NASA

惠更斯号于2004年12月24日至25日（说好的圣诞节放假呢）夜间与卡西尼号分离并开始了前往土卫六的长达402万公里的旅程。惠更斯号在降落土卫六的过程中拍摄照片，测量风速及压力，分析大气层气体，将数据传回至卡西尼。经过并不简单的旅程，2005年1月14日，惠更斯号成功降落在土卫六表面，拍下人类历史上第一张土卫六地表照片。由于自身携带的能源有限，惠更斯号在登陆后约90分钟就结束了自己的探测使命，静静地、永远地留在了土卫六的表面（这是一张单程票）。实际上惠更斯号在着陆在名为“上都（得名于元朝都城）”降落点10分钟后，惠更斯号就永远地失去了音讯，但这毕竟是人造物体第一次在如此遥远的天体上着陆，而且这10分钟里传输回的信息就已经让我们足够惊喜了。

惠更斯号拍摄的土卫六地表

2006年7月21日，科学家从惠更斯号拍摄的照片中发现土卫六北半球存在碳氢化合物湖泊，这是人类首次在地球以外的星球发现湖泊。2007年3月13日，喷气推进实验室宣布土卫六北半球存在碳氢化合物海洋，有一个比北美洲五大湖还大。科学家认为，土卫六在气候和地理上最接近地球，拥有孕育生命的条件。惠更斯号揭开了土卫六稠密大气层下的面貌：那里零下179摄氏度，没有水只有冰，还有巨大的“甲烷海”，下着“甲烷雨”，天上飘着“甲烷云”。于笔者而言，甲烷海洋实在是很难想象，更不用提在这样的环境中孕育出生命了，但是生命就是充满了惊喜呀。

2005年12月16日，惠更斯号漂浮在夜幕下的甲烷湖图自网易新闻

谈完了土星的卫星们就可以将目光放回到土星身上了。不过枯燥的理论似乎真的已经说了很多，自己似乎都有些困了，关于卡西尼号和土星的故事，我们还是多多看图吧，看图应该不会太无聊吧，而且卡西尼号的很多摄影作品的确都很有创意。

卡西尼号从极地上方拍摄的土星，拍摄于2013年10月10日图自@NASA

谈到土星大家最先想到的应该就是那奇妙的土星环吧。土星环的结构在17～19世纪被陆续发现。到20世纪80年代初，至少3个探测器对土星“走马观花”，发现环的结构极为复杂。人们根据地面观测和空间探测，把土星环划分为7层。距土星最近的是D环，亮度最暗；其次是C环，透明度最高；B环最亮；最后是A环。在A 环和B环之间就是著名的卡西尼环缝，缝宽约5000千米。在A环之外有E、F、G三个环，最外层的是E环，十分稀薄和宽广。数百年来，全世界的天文学家们一直在尝试着研究和查明土星环的结构。同时，这些光环的成因则更显得神秘莫测。不过，卡西尼号传回的观测数据最终揭开了土星环的神秘面纱，土星环平均厚度只有20 米，宽度却超过 11 万公里，从土星赤道上方 6600 公里处延伸至 12 万公里处，主要成份为水冰。同时可以确认的还有土星环的身世 —— 它们在数亿年前均曾是土星的卫星，发生分解并演化为带状结构。

拍摄于2005年5月3日的土星环图自@NASA

当卡西尼号于 2004 年 7 月 1 日进入绕行轨道时，它看到凛冬正笼罩着土星的北半球。而当它在土星大气层迅速消散时，夏至已悄然来临。

土星北极的“玫瑰”漩涡（假色）图自网易新闻

2006 年 11 月 10 日，卡西尼号上的高清照相机记录下了土星南极发生的风暴，这是人类首次在地球以外的行星上观测到这种现象。风暴顺时针方向的风速达到了每小时 550 千米。

土星南极发生的风暴图自网易新闻

2011 年 3 月 11 日，卡西尼号记录了一次巨大的土星风暴。

土星风暴图自网易新闻

2013年7月19日，卡西尼号在土星轨道上为地球拍摄了一张照片，14亿公里外的人类母星，在照片中只能呈现为一个小小的点。拍摄创意源自1990年2月14日旅行者1号拍摄的著名地球照片“暗淡蓝点”。美国著名天文学家卡尔·萨根（旅行者1号拍摄暗淡蓝点正是在他的提议下完成的，引文出自萨根所著《暗淡蓝点》）说道：“在这个小点上，每个你所爱的人、你认识的人、你听说过的或者没有听说过的人，都在上面度过一生；每对恩爱夫妻、每对父母、每个满怀希望的孩子、每个圣人和罪人，都在上面度过一生。”（这段话其实是促使笔者最终写一些东西来纪念卡西尼号的主要原因）

卡西尼号的回眸图自@NASA（箭头所指为地球）

无论人类群星，还是星际旅行的卡西尼号，最终都会迎来谢幕的时刻，而太阳系最伟大的谢幕必将属于卡西尼号，为避免燃料告罄后飞船失控，污染可能存在着生命的土星卫星。2017年4月11日，地球上的科学家们向它下达了最终命运指令—坠落土星，借助土星的大气层，卡西尼将化为灰烬，不留一丝痕迹。最后的任务代号为“大终章”（GrandFinale）。

卡西尼坠落前的轨道图，穿越土星与土星环之间的环缝22次图自@NASA

土卫六在四月份给了卡西尼号最后一个小小的推动力，并把卡西尼号的飞船推到环和土星本身之间，这个变化开始了22个大型终点轨道的序列。2017年4月26日，卡西尼燃料殆尽，开始最后22圈的绕土星飞行。9月11日上午，距土卫六84000公里处，土卫六的重力最后一次轻推卡西尼号，使其速度减少了39米/秒，并将其送到与土星不可避免的碰撞轨道中。

卡西尼号最后一跃图自@NASA

在生命最后的日子里，以12万公里/小时的速度冲向土星，大气层摩擦生热使飞船表面的温度每分钟升高30-100倍，一些脆弱的组件率先瓦解，卡西尼号试图利用推进器阻止翻滚，它的全身开始剧烈抖动。即便如此，它依然坚持让天线对准地球的方位，以便发出最后的信号。它一边自杀式地扑向土星，一边通过离子和中性粒子质谱仪，对土星大气成分进行采样分析。但所有的努力都无济于事，极度的高温高压引爆了推进剂贮存箱，飞船像碎片一样爆裂开来，烟花绚烂，粉身碎骨，一切都结束了。

卡西尼号最后一跃图自@NASA

北京时间 2017 年 9 月 15 日 18 点 32 分，土星探测器卡西尼号（ Cassini ）发出最后一个讯号，因为距离原因，地球会在 83 分钟后收到该信号，即 19 点 55 分（美国西部时间 9 月 15 日凌晨 4 时 55 分，格林尼治标准时间 9 月 15 日 11 时 55 分）。它没能迎来自己的二十岁生日（发射时间是 1997 年 10 月 15 日），尽管它已经超期服役了 9 年。

卡西尼号传输信号，直至最后一刻图自@NASA

对于卡西尼号的最后一跃，笔者该说些什么呢？13日晚上当我得知这只消息的时候，利用AR应用看到了已经深入土星环即将冲入大气层的卡西尼号，那晚自己注视着14亿公里之外的勇士卡西尼号好久，看着它就这样义无反顾地走向生命的尽头，想着这样的场景，真应该来一大白，不仅敬卡西尼号，更要敬它的兄弟们。敬 2005 年永久停留在土卫六表面的惠更斯号，敬 2009 年撞向月球的嫦娥一号，敬 2015 年撞向水星的信使号，敬 2016 年撞向 67P/ 楚留莫夫 - 格拉希门克彗星的罗塞塔号……还有刚刚过完40 岁生日仍然飞向遥远深空的旅行者 1 号和旅行者 2 号……它们如果有意识的话，是否会后悔这有去无回的旅程？我还想敬《天隼》中的舒鸿和流云，敬《燃烧的星星》中的玛尔斯，敬《再见，地球》中在 2106 年为人类的太空探索事业牺牲的第 1117 名烈士江涛……其实很长的时间里我不知道该怎样去表述卡西尼号这最后一跃，直到最后看到网易新闻中称“这是太阳系最伟大的谢幕”，牧夫天文称“这是人类探索土星历程中第一场的谢幕”，当时我的眼眶又不争气地润湿了。人类探索太空的脚步永远不会谢幕，新的征程已经拉开序幕。

13日晚上笔者在AR应用中看到的卡西尼号

当年还玩朋友圈的时候流行过一只动态：随便 @ 一个好友，写出如果不考虑外在因素，自己未来最想做的三件事儿。当时我被翻牌子之后写的三件事到现在还记得清楚：永无止境地流浪于宇宙深空；回到战国时代做一只统帅千军万马的将军；去终南山隐居。不知道是何时开始，星空总是让自己着迷，步入那良夜也确实充满吸引力。那遥远的星空总是让自己产生复杂的感情，时而向往，时而恐惧，时而兴奋，时而流泪，大概是自己上了年纪了吧。我无法像霍金那样说人类必须在 100 年内逃离地球不然就如何，但是大规模进入宇宙也许是未来的必然，在先驱者们前赴后继地踏入星空之后，将来的我们会以怎样的方式来拥抱这 130 亿光年呢？

p.s. 本来应该最晚在国庆期间完成这只文章的，但是因为种种原因到了今天（你们懂的这都是借口），所以即使不知道该面向谁，还是说一句抱歉。

【科技漫谭】不要温和地走进那个良夜—致卡西尼（下篇）