水星身世之谜

作者: 董轶强

来源: 科学有故事

发布日期: 2019-09-13 14:01:30

本文详细讲述了信使号探测器对水星的探索历程,揭示了水星的身世之谜,包括水星的形成过程、磁场产生机制以及水星内部的结构。通过信使号的探测数据,科学家们对水星的质量、密度、元素丰度等有了更精确的了解,为解开水星之谜提供了重要线索。

上一集,我给你讲述了信使号飞往水星的曲折历程,以及在水星上找到水冰的故事。这个发现在当时非常的轰动,例如著名的《赫芬顿邮报》的新闻标题是《2012 科学年:鼓舞人心的重大发现》。《国际商业时报》上的标题是《2012 年最伟大的太空故事》。不过,今天我们知道,信使号的精彩故事其实只是刚刚开始。

对于大多数普通人来说,水星上有没有水这个问题是最吸引人的,简单直白好懂。但是,对于大多数资深的天文爱好者来说,信使号的另外一项使命更值得关注,那就是:探究水星的身世之谜,通俗点说,就是水星这颗星球到底是怎么形成的,在它形成的过程中都发生了一些什么样的大事件。

在金木水火土这五大行星中,绝大多数人的一生可能都没有看到过水星。这是因为水星是内太阳系距离太阳最近的一颗行星。

或许你一下子还没反应过来,为啥距离太阳近就不容易被观测到。我想请你在脑子中复现一个太阳系的模型,想一下,所有外太阳系的行星因为在地球公转轨道的外侧,所以,他们都可以在晚上被我们看见。而内太阳系的两颗行星,金星和水星,它们永远不可能转到地球的背阳面去,它们一定是和太阳同升同落的。所以,想要看到它们,只能在清晨和傍晚的时候,利用一点点的时间差看到它们。

按理说,作为内太阳系的水星,距离地球是很近的,我们应该对水星有着较深的了解才对,然而事实却正好相反,在太阳系中,我们了解水平最低的行星就是水星了。在信使号到达水星之前,我们对水星的了解,甚至还不如距离最远的海王星多。比如说行星的质量,这是最基础的数据之一,但是天文学家对水星的质量测定一直就不满意。我们只知道水星的个头虽然很小,但相对质量确很大,它的密度明显高于太阳系的其他行星。

有很多假说,其中接受度最高的假说就是:水星其实是一颗行星的内核,它的外层由于某些原因被剥离了。那么,到底是什么原因把水星的外壳剥离了?或者说这个外壳剥离假说是否靠谱,这是天文学家们想解开的谜题之一。但这还不是最大的谜题。

1974 年,飞掠水星的探测器水手 10 号发现,水星上存在着微弱的磁场,尽管只有地球磁场的百分之一,但这个发现当时非常轰动,因为它又牵出了水星的另一个谜题:水星的磁场是怎么产生的?

2011 年 3 月 18 日,是信使号正式泊入水星轨道的日子。从这一天开始,水星就是一颗拥有卫星的行星了。信使号会利用自身的轨道和速度变化来推算水星的质量。

经过精细的测量,我们得到了水星的精确质量,33000 亿亿吨。水星的直径也被刷新了测量精度,为 4879.4 公里。通过质量和密度的测量值,我们就可以算出,水星的平均密度是 5.4 克/厘米³,远高于地球的 4.2 克/厘米³的平均密度。水星的身世的确不寻常。

信使号的一项重要任务就是探测水星上的硫元素。我们知道信使号是一个轨道探测器,它不可能真的去铲一勺水星上的土样去分析,只能依靠随身携带的中子谱仪,在高空检测那些从水星表面逃逸出来的原子和离子。2014 年 4 月 20 日,信使号探测器完成了环绕水星的第 3000 圈绕转。此时的信使号,已经完成了基础任务以及两次延长任务中的绝大部分工作。但是,科学家们对水星地壳元素丰度的数据精度依然不太满意。

2015 年 4 月 30 日,水星表面坐标,东经 210° 北纬 54° 的地方,一股巨大的烟尘无声的腾起,然后又缓缓的四散落下。尘埃落定之后,那里出现了一个新的陨石坑。信使号终于完成了自己的使命,把自己葬在了母星的怀抱,这恐怕是它最好的归宿地。信使号的努力,终于把我们对水星的了解,提高到与金星和火星相同的水平线上。

水星,在我们眼里,不再是一块冷冰冰的球形岩石,它有大气、有火山、有磁场、还有水冰。更重要的是,水星,等着我们继续抽丝剥茧,探寻它谜一样的身世。

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