海王星探測(cè)：稀有氣體和揮發(fā)分分析

SMITH Thomas，賀懷宇，劉冉冉

（1.中國(guó)科學(xué)院 地質(zhì)與地球物理研究所 巖石圈演化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；2.中國(guó)科學(xué)院 大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院，北京 100049；3.中國(guó)科學(xué)院 大氣物理研究所 大氣邊界層物理與大氣化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029）

摘 要：地外天體的探測(cè)目標(biāo)主要是太陽(yáng)系中離地球較近的行星和天體，例如水星、金星、月球、火星、木星、小行星67P和近地小行星25143糸川。目前，人類(lèi)還沒(méi)有明確提出對(duì)太陽(yáng)系中兩大冰巨行星天王星和海王星的探測(cè)計(jì)劃。人類(lèi)探測(cè)仍停留在“旅行者2號(hào)”探測(cè)器分別于1986年1月和1989年8月飛掠天王星和海王星時(shí)傳回的數(shù)據(jù)。在過(guò)去的幾十年間，越來(lái)越多類(lèi)屬冰巨行星的系外行星被發(fā)現(xiàn)，而且冰巨行星比類(lèi)似木星和土星的氣態(tài)巨行星數(shù)量更多，加深對(duì)冰巨行星的了解勢(shì)在必行。其中，行星大氣組成，特別是稀有氣體和揮發(fā)分的分布尤為重要。詳細(xì)回顧了對(duì)太陽(yáng)系中各天體揮發(fā)分的探測(cè)及結(jié)果；總結(jié)了天王星和海王星的稀有氣體和揮發(fā)分的濃度、分布和演化過(guò)程；討論了探索冰巨行星的星際探測(cè)任務(wù)的流程、可行性以及探測(cè)器載荷選擇。提出了利用離子阱質(zhì)譜儀作為中國(guó)外太陽(yáng)系探測(cè)任務(wù)中探索冰巨行星科學(xué)載荷的可行性。

關(guān)鍵詞：冰巨行星；海王星；揮發(fā)分；稀有氣體；同位素比值；質(zhì)譜儀；進(jìn)入探測(cè)器