信使号探测器在水星上的最终归宿,于4月30日以每小时8700英里的速度撞毁。图片来源:NASA/APL/CIW 在其大部分生命周期中,NASA那台勤勉的 信使号 探测器某种程度上算得上是一位默默无闻的英雄。作为首个绕水星运行的航天器,它不像火星车那样能提供身临其境的即时感,也不像登陆彗星那样有惊险刺激的吸引力,更没有拜访美丽行星的浪漫色彩。但随着它今天的“死亡”——由于一项早已预料到的 坠毁 在它所研究的行星上——我们现在可以清楚地看到,信使号是多么成功的一位探索者。水星长期以来一直是太阳系的谜团。它的大小并非特别小(大约介于火星和月球之间),距离也并非特别遥远(仅次于火星和金星,是距离地球第三近的行星),但作为离太阳最近的行星,它却极其难以研究。从地球上看,它低悬在天空中;从太空中看,它又紧贴在太阳耀斑附近,以至于哈勃望远镜都无法瞄准它。天文学家曾为此苦恼不已,以至于在1965年之前,他们甚至不知道水星 自转 的速度有多快,而这一发现并非通过直接观测,而是通过向其表面发射雷达信号并接收回波得出的。让信使号抵达水星也并非易事。2004年发射后,它历经了近7年的飞行——包括一次地球飞掠、两次金星飞掠以及三次水星近距离飞掠——才得以进入轨道。相比之下,前往火星的旅行时间只有9个月。障碍依然存在,那就是太阳:它的引力会加速任何飞向内太阳系的探测器,但进入轨道却需要缓慢接近,这使得这次机动非常棘手。当信使号于2011年3月18日最终稳定进入轨道时,它遇到的是一个我们知之甚少的行星。这一状况很快就改变了。在两年之内,信使号绘制了水星的 整个表面,其中一半是前所未见的。随着水星首次变得清晰可见,科学家们开始认识到这颗最内侧行星真正令人惊叹、奇特而又奇异的一面。 [
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水星南极的颜色编码显示了每个地点接收到的日照量。黑暗、永久阴影的陨石坑底部覆盖着冰层(显示为白色)。图片来源:NASA/APL/CIW 水星上覆盖着冰。是的,最靠近太阳的行星似乎点缀着冰层。这听起来并不矛盾。水星的轴线几乎垂直于其轨道,这意味着北极或南极附近的任何深层陨石坑都处于永久阴影中,处于深度冷冻状态。信使号的观测表明,这些陨石坑含有高达一万亿吨的水冰,并且似乎被一层有机(富碳)化合物覆盖。最有可能的是,这些沉积物是数十亿年来彗星撞击积累的物质。该过程的一个更强烈的版本可能帮助填充了地球的海洋,并将可能有助于生命起源的有机分子播种到我们新生行星上。

水星(左)的反光度明显低于月球,这可能是因为它覆盖着死去的彗星留下的烟灰残渣。图片来源:NASA/APL/CIW 水星被“涂黑”了。水星长期以来一个令人费解的特点是它非常黑暗,反射率只有月球的一半左右。一个新近提出的 理论 是,彗星雨落在水星上,将其覆盖了一层碳——本质上就是烟灰——这可以解释信使号相机拍摄到的奇特地表颜色。

恩克彗星(Comet Encke)的碎片似乎导致了水星上的季节性流星雨。这张艺术家概念图结合了一张真实的信使号拍摄的水星图像。图片来源:NASA。 水星有流星雨。大量的陨石坑和彗星碎片证明了数十亿年来遭受的撞击,但这种轰击并未停止。该行星周围周期性地会出现稀薄的钙原子云。一种主流理论认为,这种奇怪的化学模式是由一场过于微弱而无法直接观测的流星雨引起的。这些流星可能是恩克彗星的碎片,恩克彗星也是地球上金牛座流星雨的成因。

经过增强色彩处理的信使号图像显示了水星撞击地点周围奇特的“凹陷”区域,例如这个名为Raditladi的撞击盆地。图片来源:NASA/APL/CIW 水星年轻且活跃。水星上的许多地质特征在其他地方都看不到。其中最奇特的是一片散布的、被称作“凹陷”的坑状区域,地表似乎有部分缺失。这些可能是容易汽化的物质——如钾、氯和硫——暴露在太阳热量下,被小行星撞击后蒸发,留下空隙然后坍塌的地点。水星上存在如此多的“挥发性”物质是出乎意料的。更令人惊讶的是,这些凹陷区域看起来极其年轻,并且可能至今仍在形成。

信使号上的光谱仪探测到了水星的钠大气层;这张数据可视化图显示了太阳如何将水星的大气层吹成一条彗尾。图片来源:NASA/APL/CIW 水星有一条彗星般的尾巴。 附近太阳(平均距离仅3600万英里)的强烈辐射将水星表面的钠和钙原子蒸发出来,形成极其稀薄的大气层。太阳光压力和太阳风会将部分大气吹离,形成一条长长的、流动的尾巴。对于站在水星夜晚一侧的人来说,被照亮的钠原子尾巴会发出昏暗的橙色光芒,类似于钠蒸汽路灯的光芒。

一条长达400英里的悬崖,称为Beagle Rupes,横贯水星荒凉的地貌。它是行星冷却收缩时形成的巨大垂直断层的一部分,引发了剧烈的地震。图片来源:NASA/APL/CIW 水星正在收缩。尽管其地表温度高达800华氏度(约427摄氏度),水星却在失去热量。信使号的观测显示了这种冷却的显著后果:整个行星像葡萄干一样收缩,地表形成了被称为叶状陡崖的网络。其中最大的陡崖高达两英里,长达1000英里。科学家估计,水星今天的直径比它形成时小了8英里。这种冷却和皱缩最终也会发生在地球上,但由于地球的质量大得多,需要数十亿年才能发生。

水星的体积可能比地球小很多,但它拥有强大的铁心:其巨大的三层金属核心,在太阳系中独一无二,使得这颗行星异常致密。图片来源:Case Western Reserve 水星拥有铁心。科学家们早已知道,这颗行星以其大小而言质量异常大。信使号解释了原因:水星拥有一个巨大、致密的铁核心,占整个行星的85%。本质上,它是一个被薄层岩石包裹的铁球。核心的中间部分是熔融且动态的,从而产生了强大的磁场。至于行星为何会形成这样……没有人知道。也许早期的一次巨大撞击剥离了其大部分岩石外层,但易于蒸发的元素(如硫)的普遍存在与这种剧烈过程相悖。正确的答案将告诉我们很多关于地球和其他内行星是如何形成的,但即使是信使号也未能解开这个谜团。嘿,至少这艘航天器为未来的访客留下了一些工作。2024年,人类将重返水星,届时由欧洲和日本联合运营的 BepiColombo 任务将在水星附近建立基地。在此之前,一个包含超过270,000张信使号图像的档案以及大量的科学数据将让研究人员忙碌不已。














