出品：科學大院（ID：kexuedayuan）
作者：左文文（中國科學院上海天文臺）
監製：中國科學院電腦網路資訊中心中國科普博覽
穀歌4月26日doodle動畫
尋找地外生命、探索地球之外是否有宜居星球，
說到可能有生命的星球， 你一定能想到系外行星中的宜居帶類地行星、太陽系內的火星等， 此外， 雖說木星和土星這兩顆氣態大行星不太可能有生命的存在， 可它們的衛星卻似乎不讓人失望， 如木衛二、土衛六和土衛二等。
前不久研究人員在土衛二上發現了一種可以為生命提供能量的化學能， NASA表示“土衛二”可能存在孕育生命的物質。 探測到這些物質的就是我們今天的主角——凱西尼號。
它於北京時間4月22日下午2點最後一次飛掠土衛六， 然後飛向土星， 就在昨天(北京時間4月26日下午5點)， 它第一次穿過土星與土星環的縫隙，
凱西尼號一生經歷了哪些階段， 又有哪些重要成就？在凱西尼號之前， 還有哪些無人探測器前去探望過土星呢？
土星系統探測史
土星， 作為太陽系中的體積第二大行星， 是在地球上肉眼能看到的最遠的太陽系大行星。
土星的品質約是地球的95倍， 直徑約是地球的9.5倍， 如果把土星比作一個橄欖球大小， 那麼地球大約就相當於1元錢硬幣。
在1610年， 義大利天文學家伽利略首次通過望遠鏡觀測土星， 他發現土星的左右各長了一隻“耳朵”， 於是以為土星是由三個部分組成的。
1655年， 荷蘭科學家惠更斯利用解析度更高的望遠鏡， 發現伽利略看到的“耳朵”其實是土星的光環，
20年後， 在義大利出生的法國天文學家凱西尼發現土星光環中存在一條暗縫， 現在將其稱為凱西尼環縫。
進入空間探測時代後， 1979年9月1日， 經過6年半的空間旅程， 先驅者11號成為首個飛掠土星的太空船。 它從距離土星雲頂21000千米的高空飛掠過， 對土星進行了為期10天的探測， 發送回第一批土星圖片。
先驅者11號1979年9月1日拍攝的土星照片， 版權：NASA/JPL
在先驅者11號最接近土星時，
旅行者1號和2號也正朝著土星前進。
1980年11月12日， 旅行者1號從距離土星雲頂124000千米的高空飛掠， 共發回了1萬多幅彩色照片。 後來， 它在距離土衛六約6500千米的地方飛掠時， 首次探測分析了這顆衛星的大氣， 發現土衛六大氣的主要成分是氮氣， 還含有不同種類的碳氫化合物。
1981年8月25日， 旅行者2號從距離土星雲頂101000千米的高空飛掠， 它發現土星環主要由冰晶顆粒構成， 顆粒團塊尺寸小到一顆砂礫， 大到一輛小汽車， 而且， 內環的粒子較小， 外環的粒子較大。 這證實了土星環由七個環構成，
土星環的命名是根據它們被發現的順序， A環是第一個被發現的環， G環是最後一個被發現的環。 而之所以A和B環最先被發現， 是因為它們是最亮的環。
土星環很寬， 相對於它的寬度， 其平均厚度約20米，稱得上是個薄環，如果把環的直徑壓到一個籃球那麼大，那麼它的厚度就約是人的頭髮絲厚度的1/250。
土星環，版權：NASA/JPL
為了進一步探測土星和土衛六，更為了探索土星、土星環、土星系統中的衛星世界，我們今天講到的主角登場了。
美國國家航天局、歐洲航天局和義大利航天局聯合開展了一個專案——凱西尼-惠更斯號土星探測器，對土星系統進行空間探測。
該項目包括兩大部分——凱西尼號軌道器和惠更斯號著陸器，前者以發現土星環中存在縫隙的天文學家凱西尼命名，後者則以發現土衛六的天文學家惠更斯命名。
“探測者”凱西尼號
凱西尼-惠更斯號長6.7米，寬4米，品質達5.7噸多。
作為一個無人探測器，它不是一個小傢伙，如何把它送入距離約14億千米之外的土星附近呢？
1997年10月15日，凱西尼-惠更斯號被發射升空，它巧妙地借助了金星、地球、木星的引力彈弓效應實現加速，2004年7月1日進入環繞土星運行的軌道，成為首個進入土星軌道的無人探測器。
從1997年10月15日至2004年7月4日，凱西尼-惠更斯號的路線圖，版權：NASA
而自2004年抵達土星軌道以來，凱西尼號就一直兢兢業業地進行探測，為科學家傳送回許多珍貴資料和資料。
凱西尼號對土星的探測任務，分為四個階段。
主任務（2004年7月1日-2008年6月30日）
在這4年的主任務中，凱西尼環繞土星75圈（注：1次繞轉或1次軌道，指圍繞土星繞轉一次，從0開始計數。一次軌道的開始，以飛行器距離土星最遠的位置開始算起），在環繞土星的過程中飛掠（近距離飛過）土衛六45次，飛掠了土衛二3次，還飛掠了土衛九、三、七、四、十三和五。
春分任務（2008年7月-2010年9月）
2008年4月15日，凱西尼號獲得經費支持27個月的延長任務，從2008年7月1日開始。
2009年8月，土星迎來了春分，即日光剛好直射土星環的邊緣，也因為這個緣故，這次延長任務被稱作“春分任務”。
這一階段中，凱西尼號環繞土星運行60次，過程中26次近距離飛掠土衛六，7次飛掠土衛二，1次飛掠土衛四、五和十二。
就像地球上同一個地方樹的影子在日出時比正午時更長一樣，春分時，日光以微小的傾角照射到土星環上，也能讓土星環上小的凸起結構投下更長的影子。這會起到放大信號的作用，從而説明我們更好地研究土星環結構，這正是春分任務的一個優勢。
夏至任務（2010年10月-2017年4月）
2010年2月3日，NASA宣佈第二次延期任務，從2010年10月至2017年4月，共6.5年。
一土星年約相當於29.5地球年，從春分到夏至需7地球年多，推算便可得知，這一階段任務最後會經歷土星的夏至，也因此，這次延長任務被稱作夏至任務。
在這一階段中，凱西尼號的計畫是繞行土星155次，54次近距離飛掠土衛六、11次近距離飛掠土衛二。
其中，2016年11月30日至2017年4月22日這個階段被稱作“掠過土星環”（Ring-Grazing）階段。之所以被稱作“掠過土星環”軌道階段，是因為凱西尼號將逐漸降低軌道，多次穿掠過土星環的外部邊緣，所攜帶離子和中性品質攝譜儀以及宇宙塵埃分析儀將嘗試分析環的成分以及靠近環的暗淡氣體分子。
2016年12月4日，凱西尼號第一次掠過土星環，之後還將進行19次往返探索，每7天1次。這20次的任務軌道中，凱西尼號距離土星雲頂能近到約9萬千米。
在這一階段，由於凱西尼號會近距離觀測環，拍攝的照片解析度能高到單圖元對應實際的1千米左右，因此環上的或靠近環的小衛星也能有更多細節被觀測到。
壓軸收場階段（2017年4月-2017年9月）
經過“掠過土星環”階段的過渡，凱西尼號將正式進入它的壓軸收場階段。因為一旦它的燃料低於某個程度，就會陷入失控狀態。
為了避免凱西尼號與土衛六和土衛二這些可能有生命線索的衛星相撞，造成生物污染，也為了讓凱西尼號繼續發揮探測作用，科學家們趁著凱西尼號還受控制時，為凱西尼號設計了最後階段任務。
在這一階段，凱西尼號將22次穿過土星和土星環之間區域，如下圖中藍線所示，而圖中黃線展示的則是計畫中凱西尼號最後軌道的一部分——它最終將於2017年9月15日墜入土星大氣層，結束生涯。但直至“生命”最後一刻，凱西尼也將不遺餘力向地球發送回資料。
凱西尼號的毛線球，版權：NASA/JPL
上圖是電腦生成的“毛絨球”示意圖，展示了凱西尼號從2004年7月1日至任務的結束日期2017年9月15日期間所有運行軌道。
灰色對應於主任務階段的軌道，橙色對應于春分任務階段的軌道，藍色對應於夏至任務的第1至4年期間，黃色對應於夏至任務的第5年，紫色對應於夏至任務的第6年，綠色對應於“掠過土星環”階段的軌道和壓軸收場軌道。
在“土衛動物園”的矚目表現
凱西尼號的科學發現很多，其中以對土星、土星環、土星的衛星（尤其以土衛二和土衛六）的發現尤為突出。
土衛動物園中，最引人注目、也最被凱西尼號關注的衛星當屬土衛六和土衛二，因為種種觀測跡象都表明，它們可能存在生命。
土衛六
在凱西尼號任務前，我們對於土衛六的認識並不多，只知道它的尺寸與水星差不多，被一層以氮為主要成分的厚密大氣層包圍。
近20年來，凱西尼號共飛掠土衛六100多次，幾乎刷新了我們對土衛六的認識：土衛六擁有不一樣的大氣，有相對平坦的表面，有證據顯示其表面有湖泊，地下存在巨大的海洋，且主要成分是碳氫化合物。
不一樣的大氣
2004年7月2日，凱西尼號首次近距離接近土衛六，在其表面約33.9萬千米上方，拍攝了有史以來最清楚的土衛六照片，照片顯示了土衛六南極上空的雲層，科學家們認為其主要成分是甲烷。
凱西尼號2004年拍攝的土衛六照片，圖中可以看到厚密的雲層
2005年1月14日，惠更斯號著陸器離開母船，降落在土衛六表面，並拍攝了人類歷史上第一張土衛六表面照片。
在下降圖中，它搜集到許多關於土衛六大氣的寶貴資訊，並傳遞給凱西尼號軌道器。令人遺憾的是，惠更斯號在土衛六僅運作了90分鐘，就失去了聯繫。
根據惠更斯號的大氣探測結果，土衛六的大氣成分主要是碳和氮。
凱西尼號進一步的探測結果顯示，土衛六大氣成分中還有其它化學成分，如丙烯（用於製造家用塑膠的化學品）和有毒的氰化氫等，而上空厚密的雲層中成分的源頭很可能就是甲烷和氮，但甲烷從何而來，還是個問題。
相對平坦的表面
同年10月27日，凱西尼號第一次在距離衛星表面約1200千米的上空飛掠過土衛六，拍攝的照片透露，土衛六的表面相對平坦，高度變化一般不超過150米，偶爾也能達到500米。
由於土星系統遠在太陽系的宜居帶之外，溫度低，以至於土衛六的表面主要是水冰，但在這個溫度下，甲烷和乙烷是液態的。
表面的湖泊和地下海洋
2006年7月21日，從凱西尼號利用雷達拍攝的照片可以看到土衛六北半球存在碳氫化合物湖泊，這也是科學家們首次在地球之外的星球發現湖泊。2007年3月13日，NASA宣佈這一發現，並表示其中至少有一個湖泊比北美洲五大湖還要大。
科學家們認為，土衛六上還會降下甲烷和乙烷雨，從而能更新湖泊和海洋，在赤道附近是廣闊的乾旱地區，由富含碳氫化合物的冰晶顆粒組成。
此外，凱西尼號對土衛六的重力測量揭示了土衛六很可能擁有一個巨大的地下海洋，主要成分是水和氨。惠更斯號的測量結果也給出了強有力的證據，表明在土衛六地下擁有55至80千米深的海洋。
土衛二
在凱西尼之前，科學家們不明白為什麼土衛二那麼亮以及它與土星E環有什麼關係，更不知道土衛二也有可能存在生命。
2005年兩次飛掠土衛二時，凱西尼號發現了土衛二表面可能存在薄但顯著的大氣層，還拍攝到土衛二南極的冰晶噴射活動，證明了土衛二很可能正為土星E環提供物質。
這兩次飛掠，也使得太陽系中被證實存在火山活動的天體數量從三顆增加為四顆，另外三顆分別是地球、海衛一和木衛一。
2008年3月12日，凱西尼號以50千米的距離再次飛掠土衛二。
凱西尼號穿過了土衛二的羽狀噴流，它的科學儀器探測到羽狀物中有豐富的化學物質，如：水、二氧化碳和各種碳氫化合物，表明了土衛二上可能存在生命。
2014年，凱西尼號發現土衛二的南極地底存在液態水海洋，地底存在的液態水海洋以及岩石表面，使得土衛二成為了“太陽系中最可能存在生物的星球之一”。
2015年9月，NASA宣佈，凱西尼的引力測量以及照片資料分析顯示，土衛二也擁有一個地下大海洋。
2015年10月28日，凱西尼號來到距離表面不到48千米的位置，最後一次也是最深入的一次從土衛二的羽狀噴流中飛過。
凱西尼號的科學設備對羽流進行了成分分析，發現近98%的成分是水，約1%的氫氣，其它成分為二氧化碳、甲烷和氨在內的其它分子的混合物。
科學家們對此給出了解釋，氫氣很可能源自冰下海洋和海底岩層之間的水熱反應，而如果海洋底部還存在微生物，它們就可以利用氫氣和溶于水的二氧化碳反應產生甲烷，獲取能源，這可就一定程度上解決了微生物的生存問題。
依照凱西尼號的資料分析結果，土衛二具備生命所需要的三個主要成分：液態水、新陳代謝的能量來源和合適的化學成分（主要包括碳，氫，氮，氧，磷和硫）。
凱西尼的專案科學家Linda Spiker表示，“如果將來真的在土衛二的地下海洋中發現生命，凱西尼的這些發現將是行星任務的頂級發現之一。”
科學家們給出的解釋示意圖——海底岩石如何與水相互作用產生氫氣。
其它土衛也很豐富多彩
除了土衛六和土衛二這兩顆可能存在生命的衛星之外，在凱西尼號的幫助下，我們看到了性質各異的衛星們，而且發現當中的某些衛星與土星環並不是互不往來的。
性質各異的衛星們
首先，土星的衛星們尺寸各異，大到有和水星尺寸相當，小到有和地球上體育場相當。
其次，土衛們形狀也多樣：形狀像紅薯的土衛十六；像土豆的土衛十七；像肉丸子的土衛十；像一塊海綿的土衛七；像核桃的土衛十八；還有的衛星形狀和質地看起來像一個髒雪球，如土衛十一。
還是讓我們以幾個衛星為例，看看它們的性質如何各異，還有哪些謎團吧。
2010年拍攝的土衛一，版權：NASA/JPL
2010年2月13日，凱西尼號為土衛一拍攝了上面這張照片。
在上圖中，右側巨大的赫歇爾撞擊坑赫然在目，看起來就像《星球大戰》中的終極武器——死星。但凱西尼的科學家們猜測，它可能也有一個地下海洋，不過目前證據還不確鑿。
此外，作為一個和土衛二尺寸相當的行星，為什麼土衛二有羽狀噴流，但土衛一卻沒有呢？原因仍然不明。
2015年，凱西尼號飛掠土衛四和五，發現它們也存在大氣層，只是很薄，約是地球大氣層厚度的五萬億分之一。
凱西尼號還發現，像海綿的土衛七竟然帶電。月球表面有帶電的塵埃顆粒，如今凱西尼號讓我們知道，遙遠的土衛七表面也存在帶電顆粒。
2007年拍攝的土衛八，版權：NASA/JPL
土衛八是和我們的月球自轉公轉性質相似的土星衛星，在凱西尼號對它細緻觀測前，人們不明白為什麼它的表面一半是雪白色，另一半卻呈炭黑色。
凱西尼號的探測使得問題有了初步答案——之所以有如此的顏色分別，是因為土衛八也被土星鎖定了，總是一面對著土星，一面背對土星。
2004年拍攝的土衛九，版權：NASA/JPL
還有土衛九，凱西尼號近距離拍攝的土衛九照片顯示，其表面佈滿了撞擊坑，且表面有一部分看起來很亮，科學家們猜測在土衛九表面之下存在大量水。
土衛和土星環並非互不往來
除了土星衛星的性質各異之外，凱西尼號還發現土星衛星和土星環並非互不往來。
讓我們舉幾個例子就明白了。
土衛二和E環的糾葛讓科學家們意識到，很可能土衛二借著南極的冰晶噴射活動，為E環提供物質。
除了土衛能為環提供物質，土衛也可能要從環裡“偷”物質。
要知道，土衛和環的主要成分均是水冰。
2013年凱西尼拍攝到的照片：小土衛的誕生？版權：NASA/JPL
2013年，凱西尼號拍攝的一張圖片（上圖）講述了這樣一個故事：左下角處，在A環外邊緣，你應該看到了有一段弧顯得更亮和凸起，實際尺寸約1200千米長，10千米寬，顯得更亮和凸起是因為此處的環受到了臨近小天體的引力擾動。
這個臨近的小天體很可能是一顆剛剛從A環中誕生的土衛，正試圖從環中遷移出去。
科學家們表示，他們很可能從這張圖片中見證了一顆小土衛的誕生，為其它土衛的誕生提供了一些細節。但科學家們的猜想還需要進一步的證據來說明。
小衛星也能對附近的土星環造成大影響。
以直徑約35千米的土衛十八為例，它是已知土衛家族中最小的一顆。1990年，旅行者2號發現了它身處土星A環中的恩克環縫（Johann Franz Encke是該環縫的發現者，故以他命名）中。
根據凱西尼號提供的照片顯示，這個環縫很可能就是由土衛十八清空出來的，土衛十八在圍繞土星運動的過程中，會在光環中製造出波紋。
能清空出環縫的衛星不僅僅有土衛十八，還有土衛一等，實際上土衛一正是A環和B環之間巨大的凱西尼縫的罪魁禍首。
能製造出波紋的衛星也不僅僅是土衛十八而已，還有諸如土衛十二。
2007年拍攝的位於A環恩克環縫中的土衛十八，版權：NASA/JPL
還有一些衛星就像牧羊犬一樣忠誠地 “看管”著土星環，如F環兩側的土衛十六和土衛十七就維持著窄環F環的存在。
F環外側的土衛十七會驅趕著F環內的冰晶顆粒，不讓它們往外跑；F環內側的土衛十八會保證F環中的顆粒不往裡面落，兩顆衛星雖然尺寸不大，但齊心協力共同維持F環。
終點，起點
近期凱西尼-惠更斯號對土衛二上孕育生命的物質的探測成功，是提交給其背後來自於全球26個國家的科學團隊的勝利答卷。
不過，這不是終點，而是個起點。
未來，以NASA的太陽系內行星研究為例，火星自然還是最熱點的（我國也即將於2020年左右發射自己的火星探測器），至於凱西尼之後是否還有前往深入研究土衛二、土衛六、木衛二的探測器，經費支持如何，將是個很複雜的問題。
這其中會涉及到NASA內外的行星探測宣導者、政治、經濟和科學綜合權衡等諸多因素。畢竟有時候，火星探測和土星/木星探測同是太陽系行星探測，但它們之間的關係既是朋友，又是競爭者。
往更大點兒說，它們還需要與其它空間專案、其它領域計畫去競爭獲取支持。
參考資料：
https://saturn.jpl.nasa.gov/science
https://solarsystem.nasa.gov/missions/cassini
https://caps.gsfc.nasa.gov/simpson/kingswood/rings/
其平均厚度約20米，稱得上是個薄環，如果把環的直徑壓到一個籃球那麼大，那麼它的厚度就約是人的頭髮絲厚度的1/250。
土星環，版權：NASA/JPL
為了進一步探測土星和土衛六，更為了探索土星、土星環、土星系統中的衛星世界，我們今天講到的主角登場了。
美國國家航天局、歐洲航天局和義大利航天局聯合開展了一個專案——凱西尼-惠更斯號土星探測器，對土星系統進行空間探測。
該項目包括兩大部分——凱西尼號軌道器和惠更斯號著陸器，前者以發現土星環中存在縫隙的天文學家凱西尼命名，後者則以發現土衛六的天文學家惠更斯命名。
“探測者”凱西尼號
凱西尼-惠更斯號長6.7米，寬4米，品質達5.7噸多。
作為一個無人探測器，它不是一個小傢伙，如何把它送入距離約14億千米之外的土星附近呢？
1997年10月15日，凱西尼-惠更斯號被發射升空，它巧妙地借助了金星、地球、木星的引力彈弓效應實現加速，2004年7月1日進入環繞土星運行的軌道，成為首個進入土星軌道的無人探測器。
從1997年10月15日至2004年7月4日，凱西尼-惠更斯號的路線圖，版權：NASA
而自2004年抵達土星軌道以來，凱西尼號就一直兢兢業業地進行探測，為科學家傳送回許多珍貴資料和資料。
凱西尼號對土星的探測任務，分為四個階段。
主任務（2004年7月1日-2008年6月30日）
在這4年的主任務中，凱西尼環繞土星75圈（注：1次繞轉或1次軌道，指圍繞土星繞轉一次，從0開始計數。一次軌道的開始，以飛行器距離土星最遠的位置開始算起），在環繞土星的過程中飛掠（近距離飛過）土衛六45次，飛掠了土衛二3次，還飛掠了土衛九、三、七、四、十三和五。
春分任務（2008年7月-2010年9月）
2008年4月15日，凱西尼號獲得經費支持27個月的延長任務，從2008年7月1日開始。
2009年8月，土星迎來了春分，即日光剛好直射土星環的邊緣，也因為這個緣故，這次延長任務被稱作“春分任務”。
這一階段中，凱西尼號環繞土星運行60次，過程中26次近距離飛掠土衛六，7次飛掠土衛二，1次飛掠土衛四、五和十二。
就像地球上同一個地方樹的影子在日出時比正午時更長一樣，春分時，日光以微小的傾角照射到土星環上，也能讓土星環上小的凸起結構投下更長的影子。這會起到放大信號的作用，從而説明我們更好地研究土星環結構，這正是春分任務的一個優勢。
夏至任務（2010年10月-2017年4月）
2010年2月3日，NASA宣佈第二次延期任務，從2010年10月至2017年4月，共6.5年。
一土星年約相當於29.5地球年，從春分到夏至需7地球年多，推算便可得知，這一階段任務最後會經歷土星的夏至，也因此，這次延長任務被稱作夏至任務。
在這一階段中，凱西尼號的計畫是繞行土星155次，54次近距離飛掠土衛六、11次近距離飛掠土衛二。
其中，2016年11月30日至2017年4月22日這個階段被稱作“掠過土星環”（Ring-Grazing）階段。之所以被稱作“掠過土星環”軌道階段，是因為凱西尼號將逐漸降低軌道，多次穿掠過土星環的外部邊緣，所攜帶離子和中性品質攝譜儀以及宇宙塵埃分析儀將嘗試分析環的成分以及靠近環的暗淡氣體分子。
2016年12月4日，凱西尼號第一次掠過土星環，之後還將進行19次往返探索，每7天1次。這20次的任務軌道中，凱西尼號距離土星雲頂能近到約9萬千米。
在這一階段，由於凱西尼號會近距離觀測環，拍攝的照片解析度能高到單圖元對應實際的1千米左右，因此環上的或靠近環的小衛星也能有更多細節被觀測到。
壓軸收場階段（2017年4月-2017年9月）
經過“掠過土星環”階段的過渡，凱西尼號將正式進入它的壓軸收場階段。因為一旦它的燃料低於某個程度，就會陷入失控狀態。
為了避免凱西尼號與土衛六和土衛二這些可能有生命線索的衛星相撞，造成生物污染，也為了讓凱西尼號繼續發揮探測作用，科學家們趁著凱西尼號還受控制時，為凱西尼號設計了最後階段任務。
在這一階段，凱西尼號將22次穿過土星和土星環之間區域，如下圖中藍線所示，而圖中黃線展示的則是計畫中凱西尼號最後軌道的一部分——它最終將於2017年9月15日墜入土星大氣層，結束生涯。但直至“生命”最後一刻，凱西尼也將不遺餘力向地球發送回資料。
凱西尼號的毛線球，版權：NASA/JPL
上圖是電腦生成的“毛絨球”示意圖，展示了凱西尼號從2004年7月1日至任務的結束日期2017年9月15日期間所有運行軌道。
灰色對應於主任務階段的軌道，橙色對應于春分任務階段的軌道，藍色對應於夏至任務的第1至4年期間，黃色對應於夏至任務的第5年，紫色對應於夏至任務的第6年，綠色對應於“掠過土星環”階段的軌道和壓軸收場軌道。
在“土衛動物園”的矚目表現
凱西尼號的科學發現很多，其中以對土星、土星環、土星的衛星（尤其以土衛二和土衛六）的發現尤為突出。
土衛動物園中，最引人注目、也最被凱西尼號關注的衛星當屬土衛六和土衛二，因為種種觀測跡象都表明，它們可能存在生命。
土衛六
在凱西尼號任務前，我們對於土衛六的認識並不多，只知道它的尺寸與水星差不多，被一層以氮為主要成分的厚密大氣層包圍。
近20年來，凱西尼號共飛掠土衛六100多次，幾乎刷新了我們對土衛六的認識：土衛六擁有不一樣的大氣，有相對平坦的表面，有證據顯示其表面有湖泊，地下存在巨大的海洋，且主要成分是碳氫化合物。
不一樣的大氣
2004年7月2日，凱西尼號首次近距離接近土衛六，在其表面約33.9萬千米上方，拍攝了有史以來最清楚的土衛六照片，照片顯示了土衛六南極上空的雲層，科學家們認為其主要成分是甲烷。
凱西尼號2004年拍攝的土衛六照片，圖中可以看到厚密的雲層
2005年1月14日，惠更斯號著陸器離開母船，降落在土衛六表面，並拍攝了人類歷史上第一張土衛六表面照片。
在下降圖中，它搜集到許多關於土衛六大氣的寶貴資訊，並傳遞給凱西尼號軌道器。令人遺憾的是，惠更斯號在土衛六僅運作了90分鐘，就失去了聯繫。
根據惠更斯號的大氣探測結果，土衛六的大氣成分主要是碳和氮。
凱西尼號進一步的探測結果顯示，土衛六大氣成分中還有其它化學成分，如丙烯（用於製造家用塑膠的化學品）和有毒的氰化氫等，而上空厚密的雲層中成分的源頭很可能就是甲烷和氮，但甲烷從何而來，還是個問題。
相對平坦的表面
同年10月27日，凱西尼號第一次在距離衛星表面約1200千米的上空飛掠過土衛六，拍攝的照片透露，土衛六的表面相對平坦，高度變化一般不超過150米，偶爾也能達到500米。
由於土星系統遠在太陽系的宜居帶之外，溫度低，以至於土衛六的表面主要是水冰，但在這個溫度下，甲烷和乙烷是液態的。
表面的湖泊和地下海洋
2006年7月21日，從凱西尼號利用雷達拍攝的照片可以看到土衛六北半球存在碳氫化合物湖泊，這也是科學家們首次在地球之外的星球發現湖泊。2007年3月13日，NASA宣佈這一發現，並表示其中至少有一個湖泊比北美洲五大湖還要大。
科學家們認為，土衛六上還會降下甲烷和乙烷雨，從而能更新湖泊和海洋，在赤道附近是廣闊的乾旱地區，由富含碳氫化合物的冰晶顆粒組成。
此外，凱西尼號對土衛六的重力測量揭示了土衛六很可能擁有一個巨大的地下海洋，主要成分是水和氨。惠更斯號的測量結果也給出了強有力的證據，表明在土衛六地下擁有55至80千米深的海洋。
土衛二
在凱西尼之前，科學家們不明白為什麼土衛二那麼亮以及它與土星E環有什麼關係，更不知道土衛二也有可能存在生命。
2005年兩次飛掠土衛二時，凱西尼號發現了土衛二表面可能存在薄但顯著的大氣層，還拍攝到土衛二南極的冰晶噴射活動，證明了土衛二很可能正為土星E環提供物質。
這兩次飛掠，也使得太陽系中被證實存在火山活動的天體數量從三顆增加為四顆，另外三顆分別是地球、海衛一和木衛一。
2008年3月12日，凱西尼號以50千米的距離再次飛掠土衛二。
凱西尼號穿過了土衛二的羽狀噴流，它的科學儀器探測到羽狀物中有豐富的化學物質，如：水、二氧化碳和各種碳氫化合物，表明了土衛二上可能存在生命。
2014年，凱西尼號發現土衛二的南極地底存在液態水海洋，地底存在的液態水海洋以及岩石表面，使得土衛二成為了“太陽系中最可能存在生物的星球之一”。
2015年9月，NASA宣佈，凱西尼的引力測量以及照片資料分析顯示，土衛二也擁有一個地下大海洋。
2015年10月28日，凱西尼號來到距離表面不到48千米的位置，最後一次也是最深入的一次從土衛二的羽狀噴流中飛過。
凱西尼號的科學設備對羽流進行了成分分析，發現近98%的成分是水，約1%的氫氣，其它成分為二氧化碳、甲烷和氨在內的其它分子的混合物。
科學家們對此給出了解釋，氫氣很可能源自冰下海洋和海底岩層之間的水熱反應，而如果海洋底部還存在微生物，它們就可以利用氫氣和溶于水的二氧化碳反應產生甲烷，獲取能源，這可就一定程度上解決了微生物的生存問題。
依照凱西尼號的資料分析結果，土衛二具備生命所需要的三個主要成分：液態水、新陳代謝的能量來源和合適的化學成分（主要包括碳，氫，氮，氧，磷和硫）。
凱西尼的專案科學家Linda Spiker表示，“如果將來真的在土衛二的地下海洋中發現生命，凱西尼的這些發現將是行星任務的頂級發現之一。”
科學家們給出的解釋示意圖——海底岩石如何與水相互作用產生氫氣。
其它土衛也很豐富多彩
除了土衛六和土衛二這兩顆可能存在生命的衛星之外，在凱西尼號的幫助下，我們看到了性質各異的衛星們，而且發現當中的某些衛星與土星環並不是互不往來的。
性質各異的衛星們
首先，土星的衛星們尺寸各異，大到有和水星尺寸相當，小到有和地球上體育場相當。
其次，土衛們形狀也多樣：形狀像紅薯的土衛十六；像土豆的土衛十七；像肉丸子的土衛十；像一塊海綿的土衛七；像核桃的土衛十八；還有的衛星形狀和質地看起來像一個髒雪球，如土衛十一。
還是讓我們以幾個衛星為例，看看它們的性質如何各異，還有哪些謎團吧。
2010年拍攝的土衛一，版權：NASA/JPL
2010年2月13日，凱西尼號為土衛一拍攝了上面這張照片。
在上圖中，右側巨大的赫歇爾撞擊坑赫然在目，看起來就像《星球大戰》中的終極武器——死星。但凱西尼的科學家們猜測，它可能也有一個地下海洋，不過目前證據還不確鑿。
此外，作為一個和土衛二尺寸相當的行星，為什麼土衛二有羽狀噴流，但土衛一卻沒有呢？原因仍然不明。
2015年，凱西尼號飛掠土衛四和五，發現它們也存在大氣層，只是很薄，約是地球大氣層厚度的五萬億分之一。
凱西尼號還發現，像海綿的土衛七竟然帶電。月球表面有帶電的塵埃顆粒，如今凱西尼號讓我們知道，遙遠的土衛七表面也存在帶電顆粒。
2007年拍攝的土衛八，版權：NASA/JPL
土衛八是和我們的月球自轉公轉性質相似的土星衛星，在凱西尼號對它細緻觀測前，人們不明白為什麼它的表面一半是雪白色，另一半卻呈炭黑色。
凱西尼號的探測使得問題有了初步答案——之所以有如此的顏色分別，是因為土衛八也被土星鎖定了，總是一面對著土星，一面背對土星。
2004年拍攝的土衛九，版權：NASA/JPL
還有土衛九，凱西尼號近距離拍攝的土衛九照片顯示，其表面佈滿了撞擊坑，且表面有一部分看起來很亮，科學家們猜測在土衛九表面之下存在大量水。
土衛和土星環並非互不往來
除了土星衛星的性質各異之外，凱西尼號還發現土星衛星和土星環並非互不往來。
讓我們舉幾個例子就明白了。
土衛二和E環的糾葛讓科學家們意識到，很可能土衛二借著南極的冰晶噴射活動，為E環提供物質。
除了土衛能為環提供物質，土衛也可能要從環裡“偷”物質。
要知道，土衛和環的主要成分均是水冰。
2013年凱西尼拍攝到的照片：小土衛的誕生？版權：NASA/JPL
2013年，凱西尼號拍攝的一張圖片（上圖）講述了這樣一個故事：左下角處，在A環外邊緣，你應該看到了有一段弧顯得更亮和凸起，實際尺寸約1200千米長，10千米寬，顯得更亮和凸起是因為此處的環受到了臨近小天體的引力擾動。
這個臨近的小天體很可能是一顆剛剛從A環中誕生的土衛，正試圖從環中遷移出去。
科學家們表示，他們很可能從這張圖片中見證了一顆小土衛的誕生，為其它土衛的誕生提供了一些細節。但科學家們的猜想還需要進一步的證據來說明。
小衛星也能對附近的土星環造成大影響。
以直徑約35千米的土衛十八為例，它是已知土衛家族中最小的一顆。1990年，旅行者2號發現了它身處土星A環中的恩克環縫（Johann Franz Encke是該環縫的發現者，故以他命名）中。
根據凱西尼號提供的照片顯示，這個環縫很可能就是由土衛十八清空出來的，土衛十八在圍繞土星運動的過程中，會在光環中製造出波紋。
能清空出環縫的衛星不僅僅有土衛十八，還有土衛一等，實際上土衛一正是A環和B環之間巨大的凱西尼縫的罪魁禍首。
能製造出波紋的衛星也不僅僅是土衛十八而已，還有諸如土衛十二。
2007年拍攝的位於A環恩克環縫中的土衛十八，版權：NASA/JPL
還有一些衛星就像牧羊犬一樣忠誠地 “看管”著土星環，如F環兩側的土衛十六和土衛十七就維持著窄環F環的存在。
F環外側的土衛十七會驅趕著F環內的冰晶顆粒，不讓它們往外跑；F環內側的土衛十八會保證F環中的顆粒不往裡面落，兩顆衛星雖然尺寸不大，但齊心協力共同維持F環。
終點，起點
近期凱西尼-惠更斯號對土衛二上孕育生命的物質的探測成功，是提交給其背後來自於全球26個國家的科學團隊的勝利答卷。
不過，這不是終點，而是個起點。
未來，以NASA的太陽系內行星研究為例，火星自然還是最熱點的（我國也即將於2020年左右發射自己的火星探測器），至於凱西尼之後是否還有前往深入研究土衛二、土衛六、木衛二的探測器，經費支持如何，將是個很複雜的問題。
這其中會涉及到NASA內外的行星探測宣導者、政治、經濟和科學綜合權衡等諸多因素。畢竟有時候，火星探測和土星/木星探測同是太陽系行星探測，但它們之間的關係既是朋友，又是競爭者。
往更大點兒說，它們還需要與其它空間專案、其它領域計畫去競爭獲取支持。
參考資料：
https://saturn.jpl.nasa.gov/science
https://solarsystem.nasa.gov/missions/cassini
https://caps.gsfc.nasa.gov/simpson/kingswood/rings/