走近赫耳墨斯之星

在希臘神話中，水星以赫耳墨斯的名字命名，赫耳墨斯是希臘奧林匹斯十二主神之一，他穿有飛翅的涼鞋，手持魔杖，能像思想一樣敏捷地飛來飛去，所以他成了給眾神傳信的神。和赫耳墨斯一樣，水星也以速度著稱——它繞太陽一圈約需88天，是太陽系中公轉(zhuǎn)最快的行星。

1. 每天兩次日出日落

在太陽系八大行星中，水星距離太陽最近，從水星上看到的太陽是從地球上看到的太陽大小的3倍。因此，水星上的日出和日落蔚為壯觀，而且水星上的每一天，太陽似乎都會(huì)升起兩次，落下兩次——太陽先升起，在天空中劃過一道弧線，然后停下腳步，朝著日出方向的地平線倒退回去，然后再次止步，最后朝著相反的日落方向的地平線繼續(xù)移動(dòng)。

水星上太陽運(yùn)動(dòng)軌跡如此怪異的原因在于，水星每自轉(zhuǎn)三圈就會(huì)繞太陽公轉(zhuǎn)兩周，而且水星的公轉(zhuǎn)軌道是個(gè)很“橢”的橢圓。

當(dāng)然，如果你真的身處水星，你是不會(huì)贊賞這“太陽之美”的，因?yàn)槿绻菢幼觯阋呀?jīng)被燒成灰或凍成冰條了——水星的大氣層極其稀薄，無法保存太陽光的熱量，也無法調(diào)節(jié)水星赤道與兩極區(qū)域之間的熱量平衡。因此，水星表面被太陽照射到的地方溫度非常高，白天可以達(dá)到驚人的430攝氏度；與之截然相反，在水星極地的黑暗隕坑內(nèi)，溫度卻可以低到零下180攝氏度以下，處于永久冰凍之中。

水星是距離地球最近的天體之一，但我們對它稍有了解還是最近5年的事。而這一切都要?dú)w功于美國宇航局（NASA）發(fā)射的信使號探測器，它花費(fèi)4年時(shí)間對水星開展考察并在2015年5月順利結(jié)束考察使命。

2. 從“水手10號”到“信使號”

20世紀(jì)70年代，美國宇航局的“水手10號”飛船成為首個(gè)造訪水星的人類探測器。1974～1975，它成功進(jìn)行了3次水星飛掠，然而由于飛船必須保護(hù)自己免受水星附近高溫的影響，它只獲得了水星大約一半面積（45%）的地表圖像。

觀測的結(jié)果顯示：水星與月球非常相像，看上去顏色灰暗，滿目荒蕪，地表遍布隕坑，這是地質(zhì)歷史時(shí)期大量小行星和彗星撞擊水星表面留下的痕跡。水手10號還考察到水星曾經(jīng)擁有過火山活躍的歷史，并檢測到水星磁場的存在。但盡管有了這些發(fā)現(xiàn)，水星在科學(xué)家的眼中仍然是一個(gè)謎團(tuán)。它是怎么形成的？它怎么會(huì)有磁場，在它45億年的歷史中究竟經(jīng)歷過什么？

大約20年前，美國宇航局的研究人員開始研制新一代的水星探測器——“信使號”。2004年8月3日，信使號成功升空。此后，它經(jīng)歷耗時(shí)近7年、79億公里的漫長飛行和5次復(fù)雜軌道變換，于2011年3月18日順利進(jìn)入水星軌道。

此后4年，信使號飛船向地球傳回超過28萬幅圖像。2015年5月，由于燃料耗盡，信使號飛船不得不結(jié)束自己的偉大使命，墜毀在水星地表。

在所有信使號獲取的數(shù)據(jù)中，最為明顯的當(dāng)然就是對水星地表形貌的觀測。雖然這里沒有一絲生機(jī)，但仍存在著一些令人意外的發(fā)現(xiàn)。

3. 隕坑與水冰

盡管水星地表溫度很高，但在水星極區(qū)的一些隕坑內(nèi)卻存在著水冰。信使號在2012年探測到這些神秘的暗色區(qū)域，發(fā)現(xiàn)這些區(qū)域終年照射不到陽光，在月球上可能也存在著相似的情況。

水星極區(qū)隕坑內(nèi)的水冰沉積物在一些區(qū)域還被某種神秘的暗色物質(zhì)覆蓋，這種物質(zhì)的溫度似乎比水冰稍高一些，厚度約20～30厘米，比水星上的任何其他物質(zhì)都更黑。或許，這是某種有機(jī)物，并且很可能是某種含碳的化學(xué)物質(zhì)。

許多距離太陽較遠(yuǎn)的天體，如彗星和一些富含水冰成分的小行星上都含有有機(jī)物。這些小天體中的一部分可能撞擊到水星并將有機(jī)物帶到了水星上。彗星甚至根本就不需要直接撞擊水星，就能將物質(zhì)播撒到這顆行星的表面。觀測顯示，水星地表的大部分區(qū)域都比月球表面更暗，而2015年的一項(xiàng)研究指出，這很有可能是經(jīng)過的彗星將其含碳物質(zhì)播撒到水星表面所造成的結(jié)果。

4. 北部火山平原

信使號對水星地表的詳細(xì)觀測，更新了我們對水星歷史的了解。天文學(xué)家此前或多或少地認(rèn)為，水星在過去數(shù)十億年間基本沒有發(fā)生過變化，而只是在接近太陽的軌道上靜靜地接受高溫炙烤。而現(xiàn)在我們了解到，這顆行星曾經(jīng)歷過狂暴的歷史——在其早期可能曾存在過劇烈的火山活動(dòng)。

水星地表有許多線性構(gòu)造，這是水星地表曾經(jīng)發(fā)生開裂的證據(jù)。信使號還觀測到長達(dá)25公里的火山巖漿管道，這是當(dāng)年流動(dòng)的巖漿在水星地表留下的痕跡。這樣的火山活動(dòng)，一直持續(xù)到大約10億年前才逐漸平息下來。甚至還有證據(jù)顯示，水星上存在溢流型巖漿噴發(fā)。大量巖漿涌出地表，覆蓋了廣泛的區(qū)域，其中規(guī)模最大的一次發(fā)生在水星的北半球極地區(qū)域附近，該區(qū)域現(xiàn)在被稱作“北部火山平原”。這一巨大的巖漿平原，占據(jù)了水星地表總面積的大約6%。

5. 水星冷卻

涌出地面的大量巖漿掩蓋了此前存在的大量撞擊坑，其中一些被熔巖覆蓋的隕坑現(xiàn)在仍然能隱約分辨出其外部邊緣，因而它們被稱作“幽靈隕坑”。

今天的水星上已經(jīng)不存在火山活動(dòng)，這是因?yàn)樵?jīng)驅(qū)動(dòng)了水星火山活動(dòng)的內(nèi)部熱量已經(jīng)逐漸冷卻下來。而由于這一冷卻過程，水星整體發(fā)生了收縮。大約40億年前，當(dāng)水星地殼最初形成之時(shí)，水星的半徑要比今天大7公里左右。水手10號飛船拍攝的圖像上可以識別出這一現(xiàn)象的最初跡象，信使號飛船傳回的數(shù)據(jù)則表明這樣的冷卻收縮程度要比科學(xué)家們原先想象的更加嚴(yán)重。

然而，盡管存在這樣的冷卻和收縮，水星的內(nèi)部卻并未完全冷卻下來，它仍然保有足夠的熱量，能產(chǎn)生其他類似大小的天體不敢奢望的東西：磁場。

6. 除地球外，唯一擁有磁場的行星

在太陽系中，水星是除了地球之外唯一一個(gè)擁有全球性磁場的巖石行星——盡管它的磁場強(qiáng)度還不到地球磁場強(qiáng)度的1/100。地球的磁場，是由地球內(nèi)部的高溫液態(tài)金屬內(nèi)核轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電流所驅(qū)動(dòng)的。而信使號的考察結(jié)果顯示，水星磁場的產(chǎn)生機(jī)制也應(yīng)當(dāng)與此類似。不過地球磁場是以地球內(nèi)核為中心的，但水星的磁場并非以水星的核心為中心，而是存在大約相當(dāng)于其半徑20%的偏離。這或許意味著：早期的地球也曾經(jīng)擁有一個(gè)與水星相類似的、偏離半徑的磁場。

2015年，信使號項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)水星的磁場持續(xù)存在長達(dá)約40億年之久。研究顯示，水星的古代磁場強(qiáng)度要比現(xiàn)在強(qiáng)得多，甚至與今天地球的磁場強(qiáng)度接近。

與地球相似的，水星同樣大致形成于45億年前。然而這兩顆行星之間卻仍存在重大差異，天文學(xué)家之所以如此迫切想要了解水星，是因?yàn)檫@將幫助我們了解各類行星的一些共同性質(zhì)，從而使我們能夠揭開未知的行星世界里的更多謎題。（編輯/南之嶺 余風(fēng)）