宇宙探索，讓我們一起走近水星

它是太陽系中公轉最快的行星，它每天都擁有兩次日出日落，它是除地球外，唯一擁有磁場的行星——它就是赫耳墨斯之星。

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，是太陽系中公轉最快的行星。

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，太陽似乎都會升起兩次，落下兩次——太陽先升起，在天空中划過一道弧線，然後停下腳步，朝著日出方向的地平線倒退回去，然後再次止步，最後朝著相反的日落方向的地平線繼續移動。

水星上太陽運動軌跡如此怪異的原因在於，水星每自轉三圈就會繞太陽公轉兩周，而且水星的公轉軌道是個很「橢」的橢圓。

當然，如果你真的身處水星，你是不會讚賞這「太陽之美」的，因為如果那樣做，你已經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，也無法調節水星赤道與兩極區域之間的熱量平衡。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，溫度卻可以低到零下180攝氏度以下，處於永久冰凍之中。

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。而這一切都要歸功於美國宇航局（NASA）發射的信使號探測器，它花費4年時間對水星開展考察並在2015年5月順利結束考察使命。

從「水手10號」到「信使號」

20世紀70年代，美國宇航局的「水手10號」飛船成為首個造訪水星的人類探測器。1974～1975，它成功進行了3次水星飛掠，然而由於飛船必須保護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，這是地質歷史時期大量小行星和彗星撞擊水星表面留下的痕迹。

水手10號還考察到水星曾經擁有過火山活躍的歷史，並檢測到水星磁場的存在。但儘管有了這些發現，水星在科學家們的眼中仍然是一個謎團。它是怎麼形成的？它怎麼會有磁場，在它45億年的歷史中究竟經歷過什麼？

大約20年前，美國宇航局的研究人員開始研製新一代的水星探測器——「信使號」。按照計劃，這台新型探測器的運行軌道能更加接近水星並拍攝其整個地表區域的圖像。2004年8月3日，信使號成功升空。此後，它經歷耗時近7年、79億公里的漫長飛行和5次複雜軌道變換，於2011年3月18日順利進入水星軌道。

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

在所有信使號獲取的數據中，最為明顯的當然就是對水星地表形貌的觀測。雖然這裡沒有一絲生機，但仍存在著一些令人意外的發現。

隕坑與水冰

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

水星極區隕坑內的水冰沉積物在一些區域還被某種神秘的暗色物質覆蓋，這種物質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都更黑。或許，這是某種有機物，並且很可能是某種含碳的化學物質。

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

北部火山平原

信使號對水星地表的詳細觀測，更新了我們對水星歷史的了解。

天文學家此前或多或少地認為，水星在過去數十億年間基本沒有發生過變化，而只是在接近太陽的軌道上靜靜地接受高溫炙烤。而現在我們了解到，這顆行星曾經歷過狂暴的歷史——在其早期可能曾存在過劇烈的火山活動。

水星地表有許多線性構造，這是水星地表曾經發生開裂的證據。信使號還觀測到長達25公里的火山岩漿管道，這是當年流動的岩漿在水星地表留下的痕迹。這樣的火山活動，一直持續到大約10億年前才逐漸平息下來。

甚至還有證據顯示，水星上存在溢流型岩漿噴發。大量岩漿湧出地表，覆蓋了廣泛的區域，其中規模最大的一次發生在水星的北半球極地區域附近，該區域現在被稱作「北部火山平原」。這一巨大的岩漿平原，佔據了水星地表總面積的大約6%。

水星冷卻

湧出地面的大量岩漿掩蓋了此前存在的大量撞擊坑，其中一些被熔岩覆蓋的隕坑現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」。

但讓人感到奇怪的是，大部分的水星平原區域的年齡都非常接近，這就意味著它們是在大致相同的時間內形成的。

今天的水星上已經不存在火山活動，這是因為曾經驅動了水星火山活動的內部熱量已經逐漸冷卻下來。而由於這一冷卻過程，水星整體發生了收縮。大約40億年前，當水星地殼最初形成之時，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象的最初跡象，信使號飛船傳回的數據則表明這樣的冷卻收縮程度要比科學家們原先想像的更加嚴重。

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

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擁有全球性磁場的岩石行星——儘管它的磁場強度還不到地球磁場強度的1/100。

地球的磁場，是由地球內部的高溫液態金屬內核轉動產生電流所驅動的。而信使號的考察結果顯示，水星磁場的產生機制也應當與此類似。但這裡也存在一些令人感到奇怪的地方——今天的地球磁場，是以地球內核為中心的；但水星的磁場並非以水星的核心為中心，而是存在大約相當於其半徑20%的偏離。

這或許意味著：早期的地球也曾經擁有一個與水星相類似的、偏離半徑的磁場。

2015年，信使號項目團隊發現水星的磁場非常古老，它持續存在長達約40億年之久。研究人員檢查了水星表面帶有磁性的岩石，這些岩石記錄了水星磁場變化的歷史。結果顯示，水星的古代磁場強度要比現在強得多，其強度甚至可以與今天地球的磁場強度接近。

與地球相似的，水星同樣大致形成於45億年前。然而這兩顆行星之間卻仍存在重大差異，天文學家之所以如此迫切想要了解水星，是因為這將幫助我們了解各類行星的一些共同性質，從而使我們能夠揭開未知的行星世界裡的更多謎題。

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