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可观测天体─水星

 

 

水星是太阳系八大行星中最小的,直径 4,879 公里。它是最靠近太阳的行星。

它的轨道运动速度最快,绕行太阳一周只需要 88 个地球日。水星每 59 天自转一周,也就是每公转 2 周,则自转 3 周。由于水星这种自转和公转的方式,使得它的历算很特别。水星的一日(从日出到日落)耗时 2 个水星年,也就是 176 个地球日。换句话说,每两个水星年才一个太阳日。因此,对一位在水星上的观测者来说,一天相当于两年。

由于水星大气层极为稀薄,无法有效保存热量,水星表面昼夜温差极大,为太阳系行星之最。白天时赤道地区温度可达 430 ° C ,夜间可降至 -170 ° C 。极区气温则终年维持在 -170 ° C 以下。

水星的构造与表面状态

水星是太阳系内与地球相似的 4 颗类地行星之一,有着与地球一样的岩石个体,也是太阳系中最小的行星。

水星由大约 70% 的金属和 30% 的矽酸盐材料组成,核心含有的铁高出太阳系内任何主要的行星,水星的密度在太阳系中是第二高的,仅次于地球。

水星的表面与月球很相似,呈现出像海的广大平原和大量的撞击坑,显示它数十亿年来都处于非活动状态。水星坑穴的范围,在直径上从小型的碗型腔到跨越数百公里的多环撞击坑。已知最大的陨石坑之一是卡洛里盆地,直径为 1,550 公里。撞击并创建卡洛里盆地的影响是如此的强大,它造成的火山熔岩喷发,留下高度在 2 公里以上的同心圆环围绕着陨石坑。

水星的卡洛里盆地是在太阳系内最大的撞击特征之一
水星的卡洛里盆地是在太阳系内最大的撞击特征之一

 

虽然水星表面的温度在白天是非常的高,但观测的结果仍然强烈的支持冰 ( 冻结的水 ) 存在于水星。在极区深坑的底部从未被阳光直接照射过,温度依然维持在 102K (约 -171 ° C )以下,远低于水星全球的平均温度。2012 年 水星探测卫星信使号团队发言人表示,科学家在水星北极区域永远晒不到太阳的阴暗坑洞内发现大量冻冰(重量可能多达 1012 公吨)。航海王

NASA 确认,在水星北极的永久阴暗坑洞内,发现隐藏着大量冻冰。
NASA 确认,在水星北极的永久阴暗坑洞内,发现隐藏着大量冻冰。

水星凌日现象

水星凌日是一种天文现象。当水星运行至地球和太阳之间,如果三者能够连成直线,便会产生水星凌日现象。

观测时会发现一黑色小圆点横向穿过太阳圆面,黑色小圆点就是水星的投影。水星凌日发生在五月初或十一月初,平均每百年出现十三次水星凌日的现象。

水星凌日
水星凌日

画面中部偏下的小黑点是水星,左边较大的一个黑点和右边的两个黑点是太阳黑子。

 

有关水星探索的过去与未来

第一个探测水星的探测器是 NASA 的水手 10 号 ( Mariner 10 ; 1974-1975 年)。这个探测器三度飞临水星,最接近时与表面的距离只有 327 公里。

在第一次接 近时,仪器侦测到水星有磁场,这使得行星地质学家大为惊讶 ─因为水星 的自转极为缓慢,不致于产生发电机效应。第二次的接近主要是要拍摄影像,但在第三次接近时,获得了广泛的磁性资料。这些资料显示水星的磁场非常类似于地球,但强度仅有地球的 1.1% 。水星的磁层虽然很小,但已足以将地球包含在内,也强到可以将太阳风的电浆拘束在内,使得水星周围的太阳风产生偏离。

信使号( MESSENGER ; MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging ,意译为「水星表面、太空环境、地球化学与广泛探索」)是NASA 前往水星的第二个探测器,于2004 年从卡纳维拉尔角空军基地发射升空。它在 2008 年 首度飞越水星,在 2011 年成功进入绕行水星的椭圆轨道。它的任务是要厘清六个关键的问题:(1)水星的高密度(2)地质历史(3)磁场的本(4)核的结构(5)两极是否有冰(6)稀薄的大气是如何形成的。

为了达到这些目的,探测器携带了比水手 10 号的仪器解析度更高许多的影像成像设备,各式光谱仪测量地壳中元素的丰度,和磁强计等设备来测量带电粒子的速度。详细测量探测器在轨道速度上的微小变化,用来推断水星内部构造的详细资讯。信使号于 2015 年初开始用它残留的机动燃料执行轨道衰减,任务结束后于 2015 年 4 月 30 日撞毁于水星表面。

 

此外贝皮可伦坡号( BepiColombo )是由欧洲太空总署( ESA )日本宇宙航空研究开发机构( JAXA )合作的水星探测计划。此计划包含了两颗轨道器:水星行星轨道器( Mercury Planetary Orbiter , MPO )与水星磁层轨道器( Mercury Magnetospheric Orbiter , MMO )。它将在 2017 年 1 月发射后,最终在 2024 年第六次接近水星时被水星俘获,进入环绕水星的轨道。水星行星轨道器与水星磁层轨道器将在入轨后分离,当中水星磁层轨道器将进入一条距离水星较远的轨道。水星行星轨道器将用以测绘水星地图;而水星磁层轨道器将以研究水星的磁场为主要任务。贝皮可伦坡号的主要任务预计在 2025 年 4 月 1 日结束,而扩展任务则在 2026 年 4 月 1 日结束。

 

水星成为人类殖民地的可能

在水星南北极的环形山是一个很有可能适合成为地球外人类殖民地的地方,因为那里的温度常年恒定(大约 -200 ℃)。

这是因为水星微弱的轴倾斜以及因为基本没有大气,所以有日光照射的部分的热量很难携带至此,即使水星两极较为浅的环形山底部也总是黑暗的。

适当的人类活动将能加热殖民地以达到一个舒适的温度,相比周围大部分区域来说,较低的环境温度将能使散失的热量更易处理。

信使号拍摄水星的彩色真实影像
信使号拍摄水星的彩色真实影像

 

 

 

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