众所周知,太阳系中有八颗行星,其中有些行星是以“金、木、水、火、土”命名的。或许很多人在小时候听到八大行星的名字时,可能会问“水星是不是全是水?”这样的问题。“金星是金子做的吗?”
其实这些名字跟行星的属性一点关系也没有!我国古人发现天上有五颗行星,肉眼可见。再加上古人讲究阴阳五行之说,所以用金木水火土来命名(可能很多人都听说过‘九星’的故事)。Mercury的英文名称是'汞'的意思,但Mercury与水银没有任何关系。“水星”这个名字主要是指希腊神话中的赫尔墨斯,一位速度超快的使者。
水星在古代也被称为“辰星”,是离太阳最近的一个。它也是八颗行星中最小的一颗,直径只有4880公里,体积约为地球的38%,质量约为地球的0.05倍。由于离太阳太近,地表缺乏大气层,昼夜温差大。白天气温最高可达430°C,夜间降至-172°C。
因为水星很小而且离太阳很近,所以科学家们一直认为水星不会有水。然而,美国宇航局探测卫星信使号(MESSENGER)在2011年拍到水星北极陨石坑内存在冰。据《天文物理期刊》(3月16日)发表的最新研究报告显示,虽然水星有冰昼夜温差大,即使地表温度高达430℃,水星仍能结冰。
美国佐治亚理工学院生物化学教授ThomasOrlando带领的团队,根据信使号探测器的数据,建立了仿真模型。地球上可以找到水,并以冰的形式积聚,人们认为极端的温差可能是关键。
原因很简单:水星上的土壤中含有各种羟基(-OH,由氢和氧原子组成),当它们被阳光加热时,它们会相互释放,释放出水分子和氢。漂浮在空气中的水分子随后被阳光蒸发。一些水分子漂移到两极,在那里它们沉到地表并在没有暴露在阳光下的火山喷口(火山口)形成冰,而极地地区全年保持在-172°C。
水星土壤中存在羟基的关键是大量来自太阳风的质子。由于我们地球的强磁场,大部分太阳风粒子如质子都被阻挡了。但水星的磁场只有地球的1%左右,因此这些质子可以落到水星表面,然后发生质子自迁移反应,最终形成矿物中的羟基(-OH)。
奥兰多说:“水星上的温度变化可以作为‘巨大的制冰化学实验室’。自1960年代后期以来,研究中已经观察到数十种基本化学原理。但将化学反应应用到这一领域是开创性的对行星等复杂表面的研究。”
此外,研究表明,在水星上发现的水冰数量可能远远超过月球上的水冰数量。研究小组估计,在超过300万年的时间里,水星两极的陨石坑中可能通过羟基转化过程形成了超过110亿吨的冰,约占水星上冰总量的10%。
目前,科学家已在月球两极发现大量水冰存在的证据,但水星上的水冰含量甚至比月球还要高,这引起了科学家的深思。如果小行星撞击可以带来水,那么小行星的水从哪里来呢?水星和月球上的水冰数量差异如此之大,难道水星以一种在月球上不起作用的方式形成水吗?该团队表示,水星上发生的化学过程也可能是彗星和小行星上水冰起源的原因,尽管还需要更多的研究来证实这一理论。
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