上世纪90年代，我们所掌握的天文学知识里太阳系还是九大行星，月球和地球同时诞生，它是地球唯一的天然卫星，黑洞和系外行星还存在于科幻小说中，类星体还是那么遥远、不可琢磨的神秘天体……
然而这一切在进入21世纪都发生改变，高冷学霸NASA从默默无闻忽然成了网红，ESO、ESA也不甘寂寞，经常适时发布一些惊人消息。所有这些有赖于技术的进步和互联网的发展。
1997年，明亮的海尔波普彗星（ Comet Hale-Bopp ，图1）点燃了公众对天文观测的热情，这颗漂亮的大彗星在接近19个月的时间里一直出现在公众的视野当中。资深天文爱好者一直把它护送到木星轨道之外。我印象里，那段时间各种天文望远镜的广告充斥在热销杂志上。
还记得我们上学的时候学过很多天文学知识么？太阳系有9大行星，月球和地球是同时形成的，月球是地球唯一的天然卫星，黑洞是科幻小说里的桥段。然而最近一系列的发现推翻了我们的天文学认知。
月球的起源
在20年以前，主流的天文学教科书上都认为月球最有可能是和地球在太阳系早期同时形成的。然而从月球带回来的岩土标本却发现其成分和地球差异比较大。其物质密度和地球地壳、地幔的类似，但是小于地核。因此有人提出月球是从地球表面分裂出去的假设。这种假设一开始过于大胆和激进，支持者不多。但是随着进一步的研究，特别是通过计算机的模拟，现在天文学的主流观点是，月球相当可能是从地球分裂出去的。而造成这一切的原因是，一颗比火星还要小一些的行星撞击了地球，这次撞击使得这颗行星和原先的地球融为一体，并且抛出的物质形成了月球。
月球两极有冰的存在
月球以前认为是干旱荒凉的，但是天文学家一直怀疑，在月球两极某些阳光照射不到的地区可能存在冰。为了证实这个想法，人类多次利用飞行器撞击月球两极，并且对飞溅的物质进行探测。然而即便这样，也很不容易发现这些冰。不过LCROSS探测器于2009年的撞击最终确认了水冰的存在！
地球的准卫星
众所周知，地球只有一颗天然卫星，月球。然而我们现在发现了地球拥有几颗准卫星，所谓准卫星，就是指以地球为参考系，它们围绕地球运转。但是以太阳为参考系，其实它们是和地球处在相同轨道上的特殊天体。
冥王星降级
冥王星，或被称为134340号小行星，是太阳系中第十二大的围绕太阳旋转的天体。它于1930年1月被发现，并以罗马神话中的冥王普路托（Pluto）命名，中文意译为冥王星。一开始，它被认为是太阳系中的一颗大行星，但是在2006年8月24日于布拉格举行的第26届国际天文联会中通过第五号决议，将冥王星划为矮行星（dwarf planet）。从此太阳系只有八大行星！
将冥王星“开除”出行星行列，这一决定当时在天文学界引发了轩然大波。时至今日，许多业余天文爱好者仍在他们的望远镜上绑上黑纱，以纪念这一“黑暗时刻”。
火星上发现了流动的水
在最近的20年里，火星逐步取代了月球成为人类观测的重点。为什么火星那么引起重视呢，因为它被认为是人类除了月球以外最容易登陆的天体，也是一个经过改造以后最有可能适合人生存的行星。美国相继发射了勇气号、机遇号、好奇号探测器，并且成功着陆，我国也在加紧开展火星的探索。特别是人类在2015年发现了流动的水。需要指出的是，天文学家很早就知道火星上存在过水，以及以冰的形式目前还有水。但是发现液态的水却是最近的成果。
火星上的水去了哪里，目前流行的观点是，因为火星比地球小得多。所以火星在漫长的时间里内核逐步冷却，岩浆凝固成岩石。缺少了流动岩浆的火星失去了磁场。而缺少磁场，火星的大气层无法得到保护，火星的大气逐步被太阳风吹走，失去了大气层的火星，也就逐步失去了水。
卡西尼
卡西尼号（Cassini，图2）是卡西尼惠更斯号探测器的一个组成部分。它是美国宇航局、欧空局和意大利宇航局共同的合作项目，主要目的是对土星系统进行空间探测，对土星及其大气、光环、卫星和磁场进行深入考察。
它于1997年10月发射，借助引力弹弓，经过6年8个月，35亿公里的漫长飞行，于北京时间2004年7月1日12时12分按计划顺利进入环绕土星的轨道，开始对土星大气、光环和卫星进行历时4年的科学考察。
北京时间2017年9月15日，卡西尼号土星探测器燃料将尽，科学家控制其向土星坠毁，北京时间19:55，卡西尼号与地球失去联系，它进入土星大气层燃烧成为土星的一部分。
卡西尼展现给人类一个全新的土星，土星上的六角形风暴、土卫六上的微型尼罗河、土卫二的冰雾喷泉，而惠更斯号探测器穿过土卫六大气层降落在土卫六表面。不仅开创了人类探测器着陆的最远记录，也让科学家大开眼界，在仅仅一个周末的时间内，科学家改变了过去的看法，推翻了从地基观测站和哈勃望远镜所观测到的一些数据资料。
卡西尼和惠更斯发回的照片展示了土星环的精密构造，并且揭示了土星环附近的卫星是如何对土星环形成引力共振的。卡西尼号探测器还探测了土星的卫星，其中土星最大的卫星——土卫六（泰坦）被认为和地球早期的环境类似，拥有大气和甲烷的海洋，而很有可能孕育出低级的生命。
图3，发射综合体40：第二颗泰坦IVB/Centaur（型号401），搭在卡西尼/惠更斯号。在卡纳维拉尔角航空站的40号发射场，移动服务塔已经从搭载“卡西尼”号宇宙飞船的泰坦IVB/Centaur上收回，这是发射倒计时过程中的一个重要里程碑。由于地面支持设备的一些小问题，该建筑比计划推迟了大约一个小时。运载火箭，卡西尼号宇宙飞船和附在半人马座上的载荷整流罩，总共约183英尺高，安装在运载火箭底部的是两个升级的固体火箭发动机。
图4，2010年1月2日卡西尼号在土星轨道上拍摄的照片。在这幅图中，行星夜晚一侧的光环被显著地照亮，更清晰地展示了它们的特征。在白天，土星环既被阳光直射，也被土星云层顶部反射的光线照亮。这张自然色的图片是由卡西尼号宇宙飞船的窄角照相机在距离土星230万公里的可见光下拍摄的图像合成的。
图5，2005年1月14日惠更斯号探测器拍摄的土卫六表面图像。
图6，2005年2月16日，卡西尼号飞船在近距离飞越土星卫星土卫二时，用窄角相机拍摄了四幅高分辨率的图像。
这颗土星卫星直径约300公里，显示了无数的断层、裂缝、褶皱、凹槽和火山口，这让行星科学家对这颗卫星格外感兴趣。20多年前，NASA的旅行者号（Voyager）宇宙飞船给出了地表被构造特征切割的线索，随后拍摄的其他冰冻卫星的图像揭示了应力以多种不同的方式作用于冰冷的月球外壳。
图7，卡西尼号提供了土星环结构的补充信息。窄角和广角相机在电磁波谱的可见区域提供图像，就像数码相机一样。这些图像提供了关于环结构如何随着距离行星和赤道圆周围位置的不同而不同的信息。然而，分辨率通常限制在几公里以内。
图8，这些由卡西尼号拍摄的自然彩色照片对比了2013年6月和2017年4月土星北极地区的外观变化。在这两幅图中，土星的极地六边形都占据了主导地位。这一对比清楚地显示了这一区域的颜色在这两幅图之间的变化，这两幅图代表了土星北半球春季的后半段。
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