水星的神秘历史:竟然真的有水!而且很多
2022-04-04 16:09:01  出处:快科技 作者:上方文Q 编辑:上方文Q     评论(0)点击可以复制本篇文章的标题和链接

【“信使”号水星探测飞船】

水星是太阳系内最靠近太阳的行星。这颗行星对于天文学家来说,充满了神秘。

水星一直是太阳系中最难研究的行星之一,因为水星离太阳太近了,如果光学望远镜观测水星,就会对光学系统造成严重受损,所以哈勃太空望远镜被禁止用来观测水星。

2004年8月3日,美国国家航空航天局发射了“信使”号水星探测飞船。2011年03月18日12时45分(UTC)进入水星轨道,成为首颗围绕水星运行的探测器。

水星的神秘历史:竟然真的有水!而且很多

通过“信使”号水星探测飞船对水星长达几年的观测,水星逐渐揭开了它的神秘面纱。

“信使”号水星探测飞船传回的一张张高清照片,都让科学家们感到震惊。就好像科学家们之前视力一直都很差,现在突然戴上了眼镜,把一切都看清楚了。

水星绕着太阳系最内层运行,距离太阳的距离比地球大约近了三倍,整个行星置身于致命的高温和辐射环境中。

水星的质量只有地球的5%,大小更接近我们的月球。

水星上竟然有水

当科学家观察水星时,他们发现了一些不应该存在的东西——水星上竟然有水!而且水竟然以冰的形式存在于水星!甚至可能有一万亿吨,足以把华盛顿特区包裹在一个2英里厚的冰冻街区中。

那么在离太阳最近的行星上,怎么会有水存在呢?

水星是一个极端残酷的世界,朝向太阳的一面被太阳辐射摧残着,温度飙升到420摄氏度。这个温度足以熔化铅。

但背对一侧却骤降至零下180摄氏度。

之所以会这样,这都是因为水星几乎不存在大气层。罪魁祸首就是来自太阳的太阳风。

没了大气层,就好比大冬天在野外裸体烤火。被火烤的一面能感受到温暖的温度,而背对一面则会感受到凛冽的寒风。这个画面的确不可描述。

那么水星上的水是否存在于水星背对太阳的一面呢?然而并不。

虽然水星背对太阳的一面很寒冷,但水星并没有被太阳潮汐锁定。虽然水星的自转很慢,但它的确在旋转。每绕太阳转两圈,就自转三圈。

潮汐锁定是指在重力梯度下,使天体永远以同一面对着另一个天体;例如,月球永远以同一面朝向着地球。

潮汐锁定的天体绕自身的轴旋转一圈要花上绕着同伴公转一圈相同的时间。这种同步自转导致一个半球固定不变的朝向伙伴。

所以水星背对一面不会一直背对太阳。一旦转过来面对太阳,那么,之前即使有水冰存在,也会在转过来后被太阳所蒸发。

那么水星上的水冰会在哪里?答案是在水星的两极。确切地说,是在水星两极的陨石坑深处。

这些陨石坑位于完美的位置,与太阳相比,水星的轴线倾斜不大。我的地球的地轴大约倾斜23度,但水星几乎是垂直的。

这意味着无论天空中的太阳有多大,两极都有阳光永远无法到达的陨石坑。它们总是冷的。

水星的表面在绕太阳运动的过程中被加热,然后冷却,但有一些陨石坑,总是黑暗和寒冷。所以这里就是水冰的避风港。

这些陨石坑的底部被称为冷阱,因为它们太冷,以至于任何到达那里的水基本上永远停留在那里。它可以持续几十亿年。

水星的神秘历史:竟然真的有水!而且很多

但是,科学家又有了一个新的问题,这些水是从哪里来的呢?

关于水星上的水从哪里来,科学家第一个想到的是它可能来自彗星和小行星。

彗星是巨大的冰块,所以如果一颗彗星撞击水星就会产生大量的冰。事实上,我们知道,很多小行星上也有冰。所以这两个东西都可以把水送到水星。

彗星和小行星将水冰,带到太阳系最内层的行星。同样的水输送系统也为地球提供了生命所需的元素。

但现在有一种新观点认为,可能构成这些冰的物质实际上来自太阳

太阳制造冰听起来很奇怪,但最近的研究表明,这并不像看起来那么疯狂。

太阳会不断地从各个方向发射出高能粒子风即太阳风。太阳风击中水星时非常强烈,它可以将水星表面的一些矿物质和岩石分解成它们的组成部分。这些部分,会产生含氧的部分。太阳风中的质子与氧结合,就会形成水分子。

如果在火山口中凝结和冻结形成水,而那里从来没有阳光,就可以永远留在那里。

所以即使在离太阳最近的邻居,冰也会堆积起来。

【水星地幔之谜】

当观察组成我们太阳系的行星家族时,科学们发现水星看起来确实有点奇怪。

在地球上,我们的地核相对较小,地幔较厚,地壳较薄,所以把地核和地球的大小相比,它真的很小。

如果观察水星,它发现完全不是那样的。相对于行星本身来讲,水星的地核绝对是巨大的,而且科学家们还发现水星竟然有磁场。

在太阳系的类地行星中,除了地球有磁场,火星与金星都没有磁场,所以水星有磁场是一个惊喜。

那么水星怎么会有磁场呢?

地球之所以有磁场,是因为在地球内部深处有一个流动的金属流体核心,是它产生了全球磁场。它表面的磁场强度是水星的一百倍。

通常来说,对于一颗水星的尺寸的行星,是无法维持磁场。然而,由于水星的核心非常大和密集,在中心可能仍然是熔融的状态。

水星巨大的铁核被异常薄的岩石层包裹着。在这么小的行星上有这么大的核心,的确看起来很奇怪。

所以科学们猜测,水星原本有很厚的地幔,但因为某些原因而失去了。也就是说,水星很有可能一开始是一颗大得多的行星,后来发生了一些事情,剥去了它的外层,导致它变成现在这个样子。

但是这些物质是如何消失的呢?

如何在行星范围内做到这一点,唯一方法就是行星撞击。

想象一下还在太阳系形成时的早期,水星与我们现在所了解的小世界完全不同。它的质量是现在的四倍,火星的两倍。

太阳系的早期是一个充满暴力的时期,经常有行星发和碰撞。一个月球大小的天体在一次巨大的撞击中撞向了水星。

这个撞击绝对是巨大的,对于行星来讲,那绝对是噩梦。水星的大部分地幔被撞掉了。星球重新熔化。随着时间的推移,逐渐冷却,剩下的东西与开始时的样子已经完全不同了。

现在的水星,三分之二的质量是由它的核心组成的。

那么被撞掉的部分去了哪里?有没有可能其中的一部分还在外面?丢失的地幔碎片是否有可能仍然存在于太阳系的最内部?

科学家们称这些假想的物体为祝融小行星。祝融小行星对于了解水星的形成非常有价值。因为其中一些祝融小行星可能就是水星缺失的地幔的碎片。

在整个银河系中,科学家们发现许多天体都可以在恒星周围的内部区域存在。大多数恒星系都有很多的行星紧挨着恒星,甚至比水星更近。然而我们太阳系的内部却出人意料地安静。

在火星和木星之间,存在有大量的小行星。环顾木星和土星的轨道,同样有发现在木星附近有小行星在运行。在海王星外围的地方,可以看到整个柯伊伯带的小行星运行的轨道。

当我们观察太阳系的行星间空隙时,我们就会看到有碎片。而太阳和水星之间也有空隙,那么那里有碎片吗?

科学们认为那里应该有碎片,但有个问题,如果这些祝融小行星真的存在,为什么我们看不到它们?如果它们真的在轨道上运行,为什么我们不去寻找它们呢?

原因无它,就是因为它们离太阳太近了。

不同于小行星或柯伊伯带天体,从我们所在地球的角度来看,我们是向远离太阳地方观察,搜寻的是黑暗的夜空。然而祝融小行星的情况却相反,我寻找的这些东西非常、非常接近太阳。

我们的太阳直径大约1392000公里,水星只有4880公里。当我们的望远镜看到水星从太阳前面经过时,它就像一个小针刺。

而对于我们所要寻找的祝融小行星,是比水星小几千倍的星体。如果祝融小行星存在,它们将在一个盲点上运行。

所以目前为止,科学家们还没有发现祝融小行星。

【“肇事逃逸”碰撞理论】

随着科学家对水星的观察,他们在水星上又发现了一个不应该存在的物质——挥发性物质。

挥发物是像钾这样的化学元素,它们是不稳定的化学物质,在高温下很容易蒸发,这种高温正好是巨大撞击产生的那种温度。

既然水星曾遭受过猛烈地撞击,使它失去了很多地幔,同时也产生了大量的热量。那么水星上怎么还会保留有挥发性物质?

所以这意味着大多数关于水星如何形成的基本设想都被证明是错误的。科学家们必须重新开始思考水星是如何形成的,以及水星是如何进化的。

这就像是一起侦探案件,有“尸体”,也有一些线索。但科学家们必须把它们拼凑起来,从而破解这个“奇案”。

于是,有了一个新的理论:“肇事逃逸”的碰撞理论。

在“肇事逃逸”的碰撞理论中,水星实际上是在不失去所有挥发物的情况下,撞击了比它自身更大的物体。

撞击更大的物体可能听起来似乎是更加糟糕。但这完全取决于你如何撞击它。

在早期的太阳系里,有很多成员,会看到星子通过碰撞生长。较大的天体会占据主导地位,它们不仅会撞上较小的天体,还会通过引力将较小的天体吸引到自己身上。

在早期的太阳系内部,有两个天体会将大部分物质卷走。这两个天体就是金星和地球。它们打败其余的对手,水星是最后剩下的星球。

地球似乎没有放过水星,这两个星球迎来了史诗般的对决。然而,可能是水星胆怯气馁了,它躲过了地球的正面撞击。它只是侧面摩擦碰撞了一下地球。

在摩擦碰撞中,水星表面的一部分被摩擦掉并炸向太空,而另一个半球基本上不受影响。虽然水星的大部分地幔被剥离了,但还是保留下来了足够多的地幔以及挥发性物质。

以一层薄薄的岩石外层重塑了这个世界,水星变成了太阳系中最小的行星。

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水星与地球摩擦碰撞模拟图(图中地球是太阳系早期的地球)

至于在这次碰撞中水星缺失的地幔到哪里去了,就在我们的脚下去寻找吧。时至今日,水星的一部分可能就是地球的一部分。

在这场肇事逃逸的碰撞中,地球偷走了水星的大部分地幔。

水星能够在太阳系形成时存活下来,但它付出了代价,所以它破旧不堪。

事实上,从第一天开始,水星就经历了艰难的旅程。它一直受到太阳和行星的冲击,情况一直没有改善。

你可以从水星的表面看到它有很多的“战损”。太阳系没有善待它。

【水星黑暗世界之谜】

当与太阳系中其他美丽的彩色行星相比,我们发现,水星显得很独特,它的表面是深灰色的。这个颜色一度让科学家们感到困惑。

为什么水星会这样?

太阳系内部的岩石状内行星都是由类似的物质在同一区域形成的,但水星比它们都要暗。

地球上一些最黑暗的表面是玄武岩。水星表面的黑暗世界比玄武岩还要暗。

水星的表面实际上是以石墨的形式存在的碳,一种矿物石墨,你可以在铅笔中找到这种石墨。这些物质遍布水星表面,并融入岩石中。

但碳不是来自玄武岩,可能是其他东西把碳带到水星……彗星。

这些肮脏的冰球含有碳,它们已经轰击水星有数十亿年了。这些攻击的证据已经深深印在了水星表面,它完全被环形山覆盖了。

在水星的一生中,它真的受到了非常非常糟糕的对待。水星经常受到重创。

水星绕太阳运行的速度要比地球快。所以彗星撞击水星要比对地球的撞击更加厉害。所以说,彗星撞击水星的能量要比撞击地球大得多,造成的破坏也要大得多。

如果你见过美国亚利桑那州的陨石坑,它大约有1.2公里宽,是一个巨大的坑。

但如果把那个陨石坑贴在水星上,它就会消失。水星上有很多陨石坑,直径都超过1.2公里。

水星最大的撞击地点是卡乐里斯盆地,比亚利桑那州的陨石坑大1000多倍。它太大了,以至于现在里面还有其他更新的陨石坑……

卡乐里斯盆地覆盖着一层碳,这些碳都是从哪里来的?

2016年,“信使”团队揭示了一个令人兴奋的新理论。

最大的陨石坑暴露了水星更深的东西。陨石坑是进入行星地壳下面的一个窗口。陨石坑越大,撞击事件从深处挖掘出的物质就越深,并将其带到我们能在表面看到的地方。

这些陨石坑揭示了使水星变得如此黑暗的碳一直都在那里,是最初形成这个行星的物质的一部分。

当年轻的水星被撞击时,部分表面会变成熔岩海洋。当岩浆海洋冷却时,它就会凝固形成地壳。地壳上有石墨,碳的结晶形式。像石墨这样的含碳矿物最终会出现在水星表面岩浆海洋的顶部。

因为这些矿物的密度与传统岩石相比要小得多。因为那些岩石含有大量铁和镍,它们的密度更大。它们倾向于下沉到行星的中心,那些较轻的元素,比如石墨会飘到顶部。

但火山活动让新的玄武岩熔岩流覆盖了整个星球。这些熔岩流来自地表深处,那里的碳没有下沉。这些熔岩埋葬了水星古老的地壳。

随着时间的推移,这些碳被随后的熔岩流所覆盖。但是当物体撞击水星时,就会在水星表面凿出洞,在水星表面下方的这层碳就会暴露出来。

这就是为什么水星这么黑暗的原因。

【水星的地质活动】

随着观测的深入,科学家们发现水星上有绵延数百英里的巨大悬崖。如果沿着水星表面的悬崖行走,就会遇见一个巨大的悬崖,绵延数百英里远,远远超过地平线。

这个最大的断层叫“鲁普斯”。它有960多公里长,横跨德克萨斯州的宽度。

我们在地球上看到断层崖,表明是构造活动的证据。而水星上竟然也有断层崖,这就意味着行星内部存在着外力,导致地壳破裂。

在地球上,地幔的热量传递推动了大陆板块的运动,这些板块在地球表面移动相互作用……建造了山脉,裂谷,甚至大陆。

但水星上没有大陆板块,只有一个固体表面覆盖了整个星球。在数十亿年的时间里,它的液态核心已经冷却了。随着内部冷却,这颗行星收缩了大约9英里。

当某物冷却时,它会收缩,它会变小。由于收缩,岩石和地壳就会起皱,于是形成了巨大的悬崖。

这就是巨大悬崖形成的原因。它们是在很久以前形成的。

但最近,信使号探测器在水星附近发现了非常小的断层。这些小陡坡不到60长。

这意味着什么?

这些是小陡坡,如果它们真的很古老,撞击就会把它们抹去。所以它们应该早就从表面消失了。所以这意味着它们是最近的形成的,它们是新的。说明水星仍然在收缩。

水星被公认为太阳系中最小的行星,而这个最小的行星上仍然有构造活动。

所以地球不再是太阳系中唯一有构造活动行星。

科学家们一直以为,水星是靠近太阳的一块沉闷的、了无生气的小石头。然而,现在水星是一个有故事的星球。这个故事一直延续到今天。

【水星的复仇】

在太阳系的历史上,水星的日子过得很艰难。它被行星抛来抛去,遭受到巨大的小行星和彗星的影响,还受到太阳辐射的轰击。它还在萎缩。

所有这一切可能都将使水星忍无可忍。

而且在未来完全有可能水星会进行它的复仇。会把所有遭受到苦难一并发泄出来。

当然水星要复仇,光凭自己是不能够的。它要借助于一个“老大”。

太阳是一个由氢和氦组成的巨大球体,在其核心,发生了核聚变反应。但随着时间的推移,太阳赖以生存的燃料,氢,将开始消亡。

当这种情况发生时,在它生命的最后阶段,太阳将膨胀成为一颗红巨星。大小是现在的数百倍,随着太阳膨胀,它将吞噬水星。

水星表面已经够糟糕的了,现在要把它放在一个恒星里面,所有的热量轰击这个星球,会把它蒸发掉。但是水星可能会逃脱。

在太阳系的历史中,行星本身和它们的轨道都在进化。它们看起来很稳定,但经过很长一段时间,它们可能会发生巨大的变化。

太阳产生的引力是太阳系中最强的。这就是为什么行星绕着它旋转。

但行星也会相互拉扯。水星很小,这使得它最容易受到引力拖曳的影响。

仅次于太阳的是木星,是行星中的老大。木星经常被视为太阳系的恶霸。然而,此时它成了水星的保镖。

随着时间的推移,在木星的引力作用下,水星的轨道会延伸得越来越远。这个小世界在太阳膨胀成红巨星之前,早就脱离了太阳的控制。

数十亿年前,地球很可能与年轻的水星相撞过。并因此永远地改变了水星。

现在,它可能会再次与地球面对面……

最后一次撞击地球会抹去我们所熟知和喜爱的世界的一切痕迹。它会融化我们整个地壳;它会毁灭地球上所有的生命。

水星完成了一次完美的复仇。我国有句古语:“君子报仇,十年不晚。”但对于水星来讲,就是“星球报仇,十亿年不晚。”

那么,我们地球应该对这种威胁有多担心呢?

这种情况发生的几率并没有那么高。如果它发生了,那也是在数十亿年后发生的事情了。

谁知道呢?在以后的十亿年会发生些什么事情?

也许那时的我们早已离开了地球,去到其他星球殖民了;或是在星际中旅行;抑或是进行了“流浪地球计划”……

总之,水星是太阳系中最伟大的幸存者之一。尽管发生了那么多事情,它仍然坚持在那里。它经历了太阳系中最严酷的环境,但它仍然运行在那里。它仍然是一个伟大的行星,勇敢的小幸存者。

至于我们的“信使”号水星探测飞船,在完成了最后的科学探测任务后,撞向了水星的表面,成为了水星的一部分。它也是一个伟大的探测器。为人类探索宇宙做出了不可磨灭的贡献。

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