科学家在水星上发现水冰！水星离太阳那么近，为何水还会结冰？

人类在对宇宙深空进行探测时，往往都包含着一项重要任务，那就是在行星“阵营”中试图寻找生命存在的证据，其中最关键的一个指标就是看是否存在着水资源。在太阳系中，火星、月球乃至更远的木星、土星的一些卫星中，科学家们都发现了大量水冰存在的痕迹。

近地行星的不同境况

作为太阳系内行星（岩质行星）的四大星球来说，在漫长的演化历程中形成了目前迥异的状态：

地球处于太阳系宜居带的中心，不但拥有广袤的海洋，而且还有无数活跃的生命体；

火星处于太阳系宜居带的外缘，气温偏低，质量又比较小，内核活动的提早停止，使其失去了磁场和绝大部分的大气，表面一片荒凉，不过在两极和一些陨石坑内部，清晰地显现出存在着大量水冰；

金星处于太阳系宜居带的内缘，由于历史上火山喷发异常强烈，大量二氧化碳、二氧化硫等气体喷洒出来，形成了浓厚的大气层，以二氧化碳为主的大气层产生了强烈的温室效应，表面平均温度高达465摄氏度。再加上云层中含有大量硫酸雾滴，经常爆发强烈的闪电和硫酸雨，所以表面环境异常恶劣，成为太阳系行星中平均温度最高、气候最为恶劣的行星；

水星是所有行星距离太阳最近的天体，平均距离只有5800万公里，表面的形态和月球有类似之处，陨石坑、早期岩浆流印迹清晰可见。由于质量较小，内核热量散失速度快，磁场很早就消失，再加上受到太阳风影响最为严重，因此大气层非常稀薄。其表面的平均温度，在太阳系行星中仅次于金星，达到430摄氏度。

阿雷西博射电望远镜的发现

大家知道，水冰能够存在的条件，温度是最为关键的，像水星表面400多度的高温环境，理应不具备水冰存在的条件。但是，通过科学家们几十年的观测研究，还真的发现了水星上面存在水冰的证据。

早在1991年，位于波多黎各的阿雷西博射电望远镜（2020年已经坍塌损毁，退出历史舞台），向水星发射了一组强电磁波信号，经过十多分钟之后，电磁波信号从水星返回，被位于美国西弗吉尼亚绿岸山区的绿岸射电望远镜所捕获。

科学家们通过对发射的电磁波信号进行分析，结果发现了雷达信号的反射率要比预想的高很多倍，通过类比分析，科学家认为只有厚度达到数米、纯度很高的水冰层，才会得到相同的结果。据此，科学家们推断，在水星的两极区域，或许存在着上亿吨的水冰。

这里不得不对已经“退役”的阿雷西博望远镜点个赞，它不仅仅能够向遥远的宇宙深空发射无线电信号，而且还可以利用多波段的发射信号能力，来对一些近地天体开展精确的探测。在它的“一生”中，干过最多的活，当属探测近地小行星，这里就应用到和探测水星一样的雷达功能，对小行星表面的形态、持续观测运行轨迹、精确计算所处的位置、预测走向等等，做出了极大的贡献。

水星信使号探测器的验证

因此，阿雷西博望远镜对水星的探测结果，科学家们对其准确性是非常认可的。在发现这一结果之后，一些科学家就马不停蹄地对水星存在水冰的原因，来进行深入分析和论证。

从目前对水星大气层的构成分析结果看，密度是极低的，仅有地球的100万亿分之一，但是通过之前的探测，还是能检测出其中含有氢、氦、氧、碳、氩等气体以及微量的水蒸气。而联想到水星在形成之初，大气层还是存在的，其中水蒸气的含量要比现在丰富得多。再加上来自遥远区域的彗星撞击，也会在水星上留下不少的水资源。当然，历史上有水，并不代表着现在一定会有水冰，毕竟水星大气层几乎全被太阳风吹跑了。

所以，为了验证阿雷西博望远镜的观测结果，2004年美国发射了信使号水星探测器，携带了多种仪器来对水星进行轨道探测，其中既有能探测和绘制水星表面地形地貌的激光高度计，还有能够探测水星磁场环境的磁力计，另外还有探测水星空间和地面元素比例、岩石组成、水冰存在与否的4种分光仪。

在利用上述仪器绘制出了水星表面的第一张中子通量图，从这张图中发现了在水星的两极区域，存在着大量氢原子，而在太阳系中，氢原子往往来源于水分子，因此从某种意义上间接印证了水星上存在水冰的结论。

从水星的自转角度看，它的自转轴几乎垂直于公转轨道平面，因此它的两极区域环形山的底部，是永远也没有机会被太阳光线照射到，再加上大气非常稀薄，不能通过空气对流来传导热量，所以在水星的两极的部分地区，温度将会相对很低，足以让水分子以水冰的形式存在。

当然，信使号探测器仅仅完成了水星水冰的间接测量，科学家们通过推测的方式使所有的证据实现了“闭环”。而至于水星上面到底有没有水冰，最直接的办法就是从它的两极区域进行采样分析，或许不久的将来，水星关于水的谜团就会被揭开。