海王星探测：稀有气体和挥发分分析

SMITH Thomas，贺怀宇，刘冉冉

（1.中国科学院 地质与地球物理研究所 岩石圈演化国家重点实验室，北京 100029；2.中国科学院 大学地球与行星科学学院，北京 100049；3.中国科学院 大气物理研究所 大气边界层物理与大气化学国家重点实验室，北京 100029）

摘 要：地外天体的探测目标主要是太阳系中离地球较近的行星和天体，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，人类还没有明确提出对太阳系中两大冰巨行星天王星和海王星的探测计划。人类探测仍停留在“旅行者2号”探测器分别于1986年1月和1989年8月飞掠天王星和海王星时传回的数据。在过去的几十年间，越来越多类属冰巨行星的系外行星被发现，而且冰巨行星比类似木星和土星的气态巨行星数量更多，加深对冰巨行星的了解势在必行。其中，行星大气组成，特别是稀有气体和挥发分的分布尤为重要。详细回顾了对太阳系中各天体挥发分的探测及结果；总结了天王星和海王星的稀有气体和挥发分的浓度、分布和演化过程；讨论了探索冰巨行星的星际探测任务的流程、可行性以及探测器载荷选择。提出了利用离子阱质谱仪作为中国外太阳系探测任务中探索冰巨行星科学载荷的可行性。

关键词：冰巨行星；海王星；挥发分；稀有气体；同位素比值；质谱仪；进入探测器