2017年9月16日 星期六

卡西尼號與行星保護

      歷經20年的太空旅行,美國航太總署(NASA)的卡西尼號(Cassini)太空船今天將最後的訊號傳回地球後,高速衝撞土星,以分解蒸發的壯烈方式,結束13年的土星任務。

  卡西尼號是唯一繞行過土星的太空船,在最後5個月,22度衝撞進入土星與土星環間的未知領域,傳回無數珍貴照片,而它在20年任務中,傳回45萬張照片。卡西尼號周一最後一次靠近土星衛星泰坦,與泰坦進行「最後吻別」,然後利用泰坦的重力,再度進入土星與土星環之間,並預定在台灣時間今天晚間7時57分,以12.2萬公里時速墜入土星大氣層,它發出的最後訊號傳回地球,需要約83分鐘。在墜毀過程中,卡西尼號仍繼續在大氣層採集樣本,將資料傳回地球,最後在1分鐘內融化蒸發。(國際中心/綜合外電報導
卡西尼號是艘軌道探測船,任務結束後沒有能量脫離行星軌道,所以不能像飛掠探測器一樣(航海家II)飛向深空。它會留在土星系統中,最終因為故障或其他緣故減速而失控墜入土星或其他衛星。然而土星的衛星中有幾個可能有生命存在(尤其是土衛六泰坦),所以主動讓卡西尼號墜入較無生命可能的土星中,以免滅菌不徹底的機體造成汙染。不過,這種壯烈的自殺已經不是第一次了,2003年伽利略探測船也為保護木衛二歐羅巴而撞入木星濃厚的大氣層中。 雖然這邊只提到墜毀階段,其實所有的太空任務都有防止生物汙染其他天體的措施,不過依照天體性質和任務類別可以分為五類。作為 一般人,我們把重點聚焦在分類的依據和理由,而不是防範措施(詳細作法可以在厚厚的行星保護指導手冊中找到。)


第一類任務


第一類任務是飛掠、繞行或登陸月球、水星和多數小行星,這些天體沒有足夠的液態水維持生命,所以除了例行消毒外,探測船並不需特別處理。


第二類任務

第二類任務則涉及那些可能沒有生物,但是對於生命起源研究有重要參考價值的天體。例如:土衛六、金星、類木行星和彗星。 2014年羅賽塔號登陸彗星就是第二類任務。那次任務檢測到了胺基酸、醇類等有機物,它們很可能透過彗星撞擊為早期地球帶來形成生命的必要分子。(這些有機物質可能是彗星經過星際塵埃時沾上,或是經過恆星附近起反應形成的。順道一提,首次在星際中發現胺基酸的是師大的管一政教授喔!) 雖然金星現在因為失控的溫室效應已經成為高溫煉獄,但是在太陽還沒今天熾熱、溫室效應也沒失控前可能存在一段宜居的時候。另外金星大氣層中有個溫度合宜,且有硫化物補給的區間,若當初有生命誕生,也許能在此續命。相關任務有2015年ESA的金星快車(繞行任務)和先前蘇聯因大氣壓扁而早夭的登陸任務。 土衛六和土星因為可能有液態水、有機物存在所以同屬二類,但是土衛六多了可棲息的表面以及大氣層中的有機反應,所以研究價值還好過土星。本次墜毀的卡西尼號曾在2005年釋放惠更斯探測器登陸土衛六,可惜登陸不久便失聯了,所幸有留下空降時和登陸當下的照片,大家可以找看看,我覺得看起像是乾涸的水庫……


第三類任務和第四類任務

第三類是火星和歐羅巴(木衛二)的「繞行」、「飛掠」任務,這兩天體是太陽系內最有可能找到地外生命證據(無論死活)的地方,執行第三類任務的太空船都要經過嚴密滅菌才行。 火星過去可能有水流、磁場和大氣層,這些都是利於生命誕生維持的要素;即便是今日,生物也可能在岩石與冰層間的夾縫中生存。另一個誘人的證據是1984年找到的火星隕石ALH84001,上頭有疑似細菌化石、生物代謝排遺(不過這顆石頭爭議太大了)。 歐羅巴冰層下可能有液態水層,這些水層不僅和岩層接觸促進物質互動(而土衛六可能是隔絕水層),也能隔絕致命輻射保護生命體。 由於這兩顆天體可居,即便沒有原生種,也擔心地球生物在上頭大肆繁殖影響後續監控,所以火星與歐羅巴的「登陸」升級為第四類任務。 雖然我們猜測火星很可能有生物,可是1976年的海盜I/II登陸任務卻沒有發現關鍵證據。因為第四類任務的預備很麻煩,所以為了往後探測任務方便,又把它分為三個子類,滅菌等級漸增:非適居區登陸(防止地球細菌汙染火星)、生命探測任務(防止地球細菌干擾實驗)、適居區登陸(防止雙向汙染)。

第五類任務

至於第五類則是所有回收太空船到地月系統的任務,涵蓋月球是因為它是將來重點開發區域,若受到地外生物汙染,登陸月球會升級到二三類任務,太空船多了一堆滅菌要求會讓開發變得十分不方便。前陣子NASA招募的行星保護官就是要專門幹這種任務的調查工作。


結語

最後提一提行星保護的規範。最早是寫在聯合國於1967年制定的《關於各國探索和利用包括月球和其他天體在內外層空間活動的原則條約》當中的第九條:
各締約國從事研究、探索外層空間(包括月球和其他天體)時,應避免使其遭受有害的污染,以及地球以外的物質,使地球環境發生不利的變化。
詳細指導方針則由國際科學理事會下轄的太空研究委員會負責負責。 由於當時台灣還沒退出聯合國所以也簽了這條約,想看詳細內容可以去網路上查中文的手寫文本。(雖然台灣至今仍沒有進行任何登陸任務,不過得知我們也曾籌畫整個宇宙開發的小小部分,仍有莫名的參與感。)


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