充满活力的水星

■方天

根据来自美国航空航天局宇宙飞船的最新证据显示，水星是一个非常活跃、有生气的行星。

根据“信使”号水星探测器的数据显示，水星表面的撞击环形山在形成以后被某种地质运动过程改变了，而另一项对水星引力区的研究还显示了水星内部不寻常的构造。

麻省理工学院的玛利亚·祖巴尔博士说：“许多科学家相信，水星和月亮一样在太阳系发展历史的最初时期就已经逐渐冷却，在演化过程中变成了一颗死星。但现在，我们找到了令人信服的不寻常证据，显示水星实际上在相当长的一段时间内都是非常活跃的。”

祖巴尔博士和她的同事利用“信使”号上的激光测量数据绘制出很多因撞击而形成的环形山的地图，并发现它们随着时间变化而倾斜。这个发现说明，水星的地面在这些环形山形成后被星球内部的地质过程改变了。

这些研究者还发现，水星北极附近的一个低地区域在水星的进化过程中发生了迁移，而这个被称为“极移”的过程可以导致水星表面地形的移动。理论上，地幔中的对流过程可以导致这样的改变，但祖巴尔博士认为这个理论很难应用于水星，因为水星的地幔非常薄。

另一种可能的解释是，水星的地表在行星内部冷却收缩的过程中被改变了。这个理论可以用来解释水星的部分表面被巨大应力改变的地质特征。

长期以来，科学家知道水星有一个巨大的富铁内核和相对比较薄的外壳。许多相关的理论曾被提出，包括在水星的早期历史上曾被一个巨大的陨石撞击过，从而失去了很多的外壳和地幔物质。

“信使”号对水星引力场的测量证实，水星有一个特别巨大、部分为液态的铁质内核。水星的内核占据了水星直径的85%，而外壳就像橙子皮那样是薄薄的一层，只占15%。但这个外壳出乎意料的密实。

美国航空航天局戈达德太空飞行中心的大卫·史密斯博士和他的同事认为：水星内核的外表有一层硫化铁构成的固体外层，这个结构还没有在其他任何行星上发现过。这个硫化铁外壳依次向外是一层薄薄的地幔和硅酸盐岩石构成的外壳。

史密斯博士说：“我们认为水星的内部结构是这样的，但最初的观察无法完全证实这个观点，所以我们有点怀疑。我们做了大量的工作并且推断观测是正确的。我们还重新研究了这个理论，目前这是我们能得到的最好结果。”

“信使”号还发现了更多诱人的证据，可以证明水星的两极有冰的存在。尽管水星的表面温度最高可以达到400℃以上，但某些位于水星两极的环形山是永久背阳的，因而形成了“冷陷阱”。探测器在水星两极永久背阳区域环形山收集到的雷达反射斑强有力地显示出冰的特征。

在“信使”号到达水星之前，这颗太阳系最里面的行星表面的大部分区域都未被测绘过。那些明亮的斑点曾经在20世纪90年代被地面的射电望远镜观察到过，但是从未能够观测到具有明亮雷达反射斑点的水星表面。

研究者将美国阿雷西博射电天文台观测到的雷达光斑图片与“信使”号计量吸入器成像仪拍摄的水星两极图片重叠起来。霍普金斯大学应用物理实验室的卡波特博士说：“计量吸入器成像仪拍摄的照片显示，所有的雷达光斑都接近水星南极的永久背阳区域。同样的沉积物也只能在接近北极的永久背阳区域中发现，这与水星上存在冰的假说是一致的。”但是她对于这个观点持谨慎态度，因为在许多环形山中，冰类沉积物需要一层一二十厘米的碎岩覆盖以保持稳定。

参与“信使”任务的祖巴尔博士说：“最令人感兴趣的对雷达光斑的解释就是它们来自于冰。有人认为是来自于硫黄，也有人认为是由于表面粗糙引起的，但是没有理由两极的环形山要比低纬度的更粗糙。新的探测数据强烈地显示出那是一种易挥发物质，更接近冰的特性。”她还说，目前有更多来自“信使”号的数据正在处理分析之中，以找到答案去解开关于冰的疑问。

“信使”任务是第一个环绕水星飞行并观察的探测任务。2004年发射的“信使”号水星探测器于2011年3月到达目标后，就一直保持每日绕水星飞行两圈，收集了近10万张图片和超过400万的表面测量数据。在探测任务中，“信使”号因受由太阳的光子力量作用产生的太阳潮汐力的影响而偏离了预定的理想轨道。任务控制中心正在设法修正观测器的飞行轨道，并调整被太阳作用干扰了的观测数据。美国航空航天局最近宣布，这个探测任务将持续到2013年。