探索水星神秘面纱揭开其水之谜的科普故事

  • 媒体报道
  • 2024年12月05日
  • 在数十年来,科学家们一直就认为,在太阳系内部,水是无处不在的,即使在水星这个最为炎热的世界,水都可能存在于水星的某个角落里。当时的科学家就认为水星上是存在比较寒冷的区域,这一点通过当时的地面观测似乎也支持这些论断。加利福尼亚大学行星科学家的David Paige强调了发现有关于此事:“信使号”的发现证明了我们是正确的,他们(即科学家们)的想象和理论是如此符合现实,我们应该为此感到自豪

探索水星神秘面纱揭开其水之谜的科普故事

在数十年来,科学家们一直就认为,在太阳系内部,水是无处不在的,即使在水星这个最为炎热的世界,水都可能存在于水星的某个角落里。当时的科学家就认为水星上是存在比较寒冷的区域,这一点通过当时的地面观测似乎也支持这些论断。加利福尼亚大学行星科学家的David Paige强调了发现有关于此事:“信使号”的发现证明了我们是正确的,他们(即科学家们)的想象和理论是如此符合现实,我们应该为此感到自豪。不过详细观测和分析也是必要的,因为理论和实践必须相辅相成,科学家的理论可以指引观测,而观测结果则可以论证理论。

根据水星自转和公转特征,早已意识到了水星上存在一些特殊的小区域,在这些小区域内,温度低到足够让冰形成并保持数十亿年。然而,在40年前人类首次探测到 水平的时候,并没有观察到任何证据表明这颗行星上是否存在冰,但地面雷达却发现了极区内不同寻常反射区。尽管距离地球并不遥远,但由于它距离太阳太近,从地球看去永远靠近太阳,因此在地球上的机会并不多。

19世纪末至20世纪初意大利天文学家Giovanni Schiaparelli和法国希腊裔天文学家Eugène Antoniadi注意到了表面的某些特征,它们似乎是在短时间内没有移动迹象,而且重复出现,这暗示着可能被潮汐锁定。在月球就是一个潮汐锁定的例子,其自转周期等于绕地球公转周期,因此从地球上只能看到月球的一侧。如果被潮汐锁定,那么一侧将永远指向太阳而另一侧永夜,一直有晨昏线附近日出日落,就像月球天平运动一样,使得我们能看到大于50% 的月面。

但随着地面天文台发展、望远镜精度提高,不同寻常背面的温度高于预期,这与潮汑锁定矛盾,加大气层热量传输解释不通。直到1965年雷达技术进步,用强大的雷达波束扫描后发现在三周中绕太阳两周运行,也就是3:2轨道共振,是一种潮汐锁定的形式。这意味着每两倍长年的期间,有一次日出一次日落,与其他行星不同。此外,由于是半圆形旋转,每一条经线接受到的正午照射时间差距可达2倍,大气厚度导致极端温差。

不过实际自转58.8个地球日恰好等于回合周期的一半116天,这也是之前相同表面特征出现原因。而且由于垂直轴倾斜对极区深部环形山造成长期阴影环境,使得固态氮、碳二氧化物、甲烷等化合物存储几十亿年的可能性很大。但要确定需更多数据。

2004年NASA发射“信使号”探测器,最终确认极区环形山底部确实存有固态氮气及其他化学物质。这对于探索宇宙中的生命痕迹具有重要意义,同时还引起了许多新的问题,比如如何理解这种独特环境下生命可能会是什么样子?这场探索只是揭开了一块古老行星神秘面的第一张图纸,对未来的研究提供了宝贵信息。

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