揭开水星的水冰之谜!神秘的阴影背面,或许隐藏着一个重大秘密

在太阳系的行星中,水星离太阳最近。由于光照时间长,太阳辐射强,根据常识,水星上结冰的可能性应该最小。然而,依据卫星成像和雷达成像系统,水星对北极和南极附近的雷达波束(即电磁波)有很高的反射率,这可能指示这些地方存在水冰。

同时,雷达图像可以对水冰的可能性找到合理的解释。根据雷达图像,这些地方有几十个陨石坑区域,可能是彗星撞击水星留下的。这些地方不可能一年四季都暴露在阳光下。它们在阴影中,温度足够低。水冰以固体的形式存在于陨石坑的阴影中很长一段时间。


揭开水星的水冰之谜!神秘的阴影背面,或许隐藏着一个重大秘密


揭开水星的水冰之谜!神秘的阴影背面,或许隐藏着一个重大秘密


水从哪里来

水星上的水冰是从哪里来的?根据科学分析,主要有两个来源:陨石的撞击和行星本身释放的气体。

事实上,这也是地球上有水的原因。携带大量水或水成分(氢和氧)的陨石与水星表面相撞,很可能留下水或水成分。而由汞的形成运动引起的气体释放也可能将恒星内部的水带到表面。尽管这些解释似乎带有偏见和推测性,但它们也是一个不容忽视的因素。

不管它是外星人还是它自己的角色,水星上都有水冰,但如何保存水呢?这成了一个巨大的困难。


揭开水星的水冰之谜!神秘的阴影背面,或许隐藏着一个重大秘密


因为水星的引力太小(超过地球引力的一半),而且由于水星离太阳太近,太热,大部分水在很久以前就蒸发了。同时,从长远来看,高能太阳风可能把 水分子从水星上“刮走”,一部分水逃到了外层空间。

然而,水星环形山的永久阴影区为水冰的长期保存提供了可能。同时,水星昼夜温差大也是水冰得以保存的一个因素。离太阳太远,使水星的表面温度在白天非常高(高达398倍)。原来的水蒸发成蒸汽,在空气中消失。由于缺乏大气保温,夜间气温骤降至-160t,水汽迅速凝结成固态水,其中一部分留在彗星与水星相撞的洞里。在这些陨石坑里,太阳从不发光,所以它可以提供足够的低温,使水冰保持很长一段时间。如果是这样的话,有一天,宇航员可能会在水星陨石坑的天然溜冰场滑冰。


揭开水星的水冰之谜!神秘的阴影背面,或许隐藏着一个重大秘密


水是如何保存的

水星表面的气候条件给水资源保护带来了巨大的问题。我们的推论虽然很合理,但也需要事实的支持。

让我们重申一下水星表面的自然条件。水星与太阳同向旋转,所以日照时间相当长,真的有“一年如一日”的感觉。水星表面大部分暴露在阳光下约90天,地表温度将超过7000 K的绝对温标,结合水星的弱重力和几乎不存在的大气,在这种环境下,如果没有永久的寒冷环境,水冰会在瞬间变成水蒸气并逃逸到太空。也就是说,在水星上,水冰在太阳光下永远不可能存在。这样,水冰唯一可能出现的地方就是水星的极区。陨石坑的深度可能足以提供一个永久的黑暗区域。但是这些永久阴影坑存在吗?现在还不知道。


揭开水星的水冰之谜!神秘的阴影背面,或许隐藏着一个重大秘密


事实上,直到1974年,科学家们对水星的表面还是一无所知。根据望远镜的不同,你只能看到一个靠近太阳有模糊阴影的小物体。但在1974年至1975年间,美国水手10号探测器极大地丰富了我们对水星的认识。

水手10号已经三次接近水星,最近的一次距离水星表面只有271公里。它传回了水星表面的半幅详细图像。水手10号与水星的三次亲密接触发生在与太阳同一个半球上。所以水星另一半鲜为人知。当然,关于极地地区的详细和准确的信息是缺乏的。即使有,也有关于陨石坑和阴影的信息。但对水星的地表水保护研究几乎是一样的。

在两极附近,太阳总是出现在地平线上。根据典型弹坑的比例尺,极性弹坑内侧的温度不会超过102K(-171度)的绝对温度比例尺,即使弹坑内相对平坦的表面也不会超过167K(-106度)


揭开水星的水冰之谜!神秘的阴影背面,或许隐藏着一个重大秘密


如果是这样,水星环形山的水冰是非常稳定的。一些科学家推测有两种水冰,其中大部分可能比太阳系形成的时间要早,而另一部分则是彗星与水星碰撞时留下的水蒸气凝结而成。

水星上真的有水吗

在地球上,直接观测水星是非常困难的,因为水星毕竟离太阳太近了。有时在太阳后面跑,我们根本看不见它。即使在太阳面前,我们也被强烈的阳光所淹没。

对水星的观测主要依靠一些现代化的科学设备,其中包括波多黎各的阿雷西博大射电望远镜、棕玻璃天线和射电望远镜阵列。


揭开水星的水冰之谜!神秘的阴影背面,或许隐藏着一个重大秘密


棕玻璃天线和射电望远镜阵列是美国宇航局空间跟踪网络的70米抛物面卫星天线。它们发射x波段垂直圆极化雷达信号,频率8.51ghz,功率460kw。国家天文台26台射电望远镜的天线接收到反射的雷达波,然后对反射信号进行校准、处理和滤波。

阿雷西博射电望远镜可向美国国家无线电天文台发送S波段(频率2.4GHz,功率240kw)垂直圆极化雷达波雷达回波。回声到达国家无线电天文台后,工作人员将对其进行处理和过滤,然后绘制水星表面的雷达波反射率图。这张地图的精度可达15公里。

通过长期的研究和测绘,科学家发现在水星的极地地区,雷达波的反射率相对较高。约有20个不规则雷达高反射区,这些区的去极化特性也很明显。所以在雷达图像中,水星的北极区域更加明亮。


揭开水星的水冰之谜!神秘的阴影背面,或许隐藏着一个重大秘密


除极主要是由雨、冰晶和多径效应引起的。水星没有大气,没有云,怎么会产生雨雪等自然现象呢?我们能大胆猜测这是水星极区水(冰)表面反射或多次折射引起的信号衰减吗?这是水星有水冰的证据吗?

观测水星两极的有效方法是发射带有成像设备和光谱分析设备的空间探测器,此外还可以通过雷达波进行遥感探测。

但正如观察水星很困难一样,向绕太阳飞行的行星发射探测器也不容易。水星与太阳的平均距离只有5790万公里,太阳引力的影响尤为强烈。水星绕太阳的平均速度达到48公里/秒,而地球的公转速度只有29.79公里/秒。

尽管美国“水手10号”探测器已经近距离观测了三次水星,但拍摄的照片都是在同一个暴露在阳光下的半球上。水冰的关键区域,即极地陨石坑内的阴影区域,预计太深和太暗,无法拍摄到好的照片。至于里面是否有水冰,也不得而知。

随着信使号水星探测器的发射,人们希望它能发回更多的图像和信息,帮助我们进一步揭开水星的秘密


揭开水星的水冰之谜!神秘的阴影背面,或许隐藏着一个重大秘密



分享到:


相關文章: