“硬核”水星二三事_风闻

原创：牧夫天文

原作：王茸

校对：王婧彧 杨伯顺 郭皓存

编排：刘炎成

Somehow all of this mess

Is just an attempt to know the worth of my life

Made of precious metals

Precious metals inside

From Mercury, Sleeping At Last

最近，科学家们公布了水星的一项最新发现：这颗行星真的有一个固体内核耶。大家可能会说，固体内核有什么了不起的，也不是什么大新闻。的确，比起长期霸占头条的火星和因为《流浪地球》而抢占了2019年第一季度华语世界头条的木星，以及动不动就以地球邪恶双胞胎自居的金星，还有那颗凭借爱心一直保有存在感的冥王星（插播个玩笑：真不能随便说降级的事情，一说降级就会被冥王星粉丝“围攻”），水星真是低调到让笔者心碎。本着关爱全太阳系的大同宇宙观，让我们来扒一扒这颗有趣也很个性的星球吧。

水星小史

水星，英文名Mercury，含义为罗马神话中众神的信使。水星是太阳系里距离太阳最近，八大扛把子中个子最小的一颗行星。它绕太阳公转一周约需88个地球日，每绕太阳两圈的同时会完成三次自转。

水星“大头照”

(Credit: Carnegie Inst. of Washington, JHU-APL, NASA)

尽管人类发现水星的日期不可考，但苏美尔人在公元前3000年左右就观察到了水星。由于它的公转速度快，绕着太阳“疯跑”，先人曾误认为有两颗星，一颗出现在早晨，一颗出现在傍晚。水星重力只有地球重力的38%，再加上太阳风的“吹拂”，因此无法保有大气层。同样由于低质量以及缺少大气层，水星没有卫星以及行星环。

虽然距离太阳最近，水星却并不是太阳系里最热的星球，最热星球就是那颗”地球邪恶双胞胎”——爆脾气金星。但水星却经历着8大行星中最剧烈的温差：从夜间的零下170摄氏度至白天的430摄氏度。

由于水星的绕日轨道与地球的绕日轨道有一个7度的倾角，大约每100年，我们在地球上可以观测到13.4次水星凌日(Transit of Mercury)。水星凌日是一种天文现象，即水星运行到地日之间，我们观测时会看到一个黑色的小点（水星） 划过太阳表面。今年的11月11日，即将上演一次水星凌日，但遗憾的是中国大陆不可见，有兴趣的小伙伴们可以在美国、南美、非洲和欧洲观测。

水星凌日发生时，大家可以观测到的太阳表面上那个小黑点就是水星(上图)；下图中大家可以看到发生水星凌日时太阳、水星与地球的位置关系。此外，观测水星凌日时别忘记加减色镜或滤光膜等来保护眼睛。

(Credit: timeanddate.com）

“痘痘”星球

截至目前，到达过水星的探测器有两个: 水手10号和信使号。水手10号(Mariner 10)顾名思义，排行第十，是美国“水手计划”中的第10 个探测器，也是该计划的最后一个探测器，于1973年11月3日升空，1974年2月5日飞过金星，同年3月进入水星轨道。

信使号水星探测器(MESSENGER，为MErcury Surface, Space ENvironments, GEochemistry and Ranging的缩写)，2004年8月3日发射，2011年3月进入水星轨道，2015年4月30日完成探测任务坠落水星表面。

上图为水手10号，下图为信使号。浓浓的年代感，一下子就击中了内心，还顺便暴露了笔者心酸的年龄。

(Credit: NASA）

从水手10号和信使号探测器发回的数据看水星，虽然水星内部和地球类似，但看起来更像是一个长了很多痘痘的月球，表面布满了环形山和盆地，还有多处”悬崖”。由于水星表面的地质活动并不剧烈也没有水体的搬运侵蚀，这些坑坑巴巴的撞击影响就更难以自愈了。 

信使号拍摄于2008年1月14日，水星南极附近。

（Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington）

“心大”的小个子

和地球比，水星是个“球格分裂”的典型案例，公转时疯狂，自转时佛系。它的自转比地球慢很多，一个周期大约为58个地球日。但水星又是一颗“心很大”的行星，地核占了整个星球的85%，鉴于此，一些科学家会把水星比喻成一枚加农炮弹。 

水星与地球的体积对比图。

(Credit: NASA)

早在2007年，科学家们通过在地球上进行的雷达观测探查到水星自转速度的微小变化，由此推测出水星地核至少是部分液态。信使号发回的数据也解释了水星地核中熔融金属循环流动所产生的一个弱磁场。那水星的内核是否是固态呢？这个问题困扰了科学家很久。

信使号在最后一次环绕水星进行探测时，收集了详细的水星重力、自转以及内部结构的测量数据。通过记录水星的微妙引力变化对信使号环绕运动速度的影响，从而测量出水星的质量分布。当信使号逐渐贴近水星表面时，科学家们研究了在水星引力的作用下信使号会如何加速，水星的密度结构如何对信使号的轨道产生影响。

此次研究过程中，信使号距离水星表面只有约193公里，在服役的最后一年里更是贴近到少于105公里的高度。信使号的低空绕行为研究人员提供了最佳的数据。经过对这些数据的分析，科学家们测算出水星拥有一个直径达到2000公里的固体内核(Solid Inner Core)，几乎相当于整个水星地核的一半。

水星结构示意图

(Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center)

和地球不同的是，水星的地核正在冷却，固化也比地球的地核快。这次对于水星“硬核”的发现，会帮助人类更好地理解太阳系的形成，岩质行星的演变以及地球可能会面临的由于内核冷却所带来的变化。

距离太阳最近，经受过无数次陨石的撞击，经历着最剧烈的温差，千疮百孔的外表下却拥有一个大大的内心。

或许只有有故事的星球，才听得懂彼此心里的歌。

参考文献:

1. Mercury has a massive solid inner core Link: https://www.sciencenews.org/article/mercury-has-massive-solid-inner-core

2. A Closer Look at Mercury’s Spin and Gravity Reveals the Planet’s Inner Solid Core Link: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/mercurys-spin-and-gravity-reveals-the-planets-inner-solid-core

3. Scientists Find Evidence Mercury Has a Solid Inner Core Link: https://eos.org/scientific-press/scientists-find-evidence-mercury-has-a-solid-inner-core

4. Mercury Facts Link: https://theplanets.org/mercury/

5. Transit of Mercury Link: https://www.timeanddate.com/eclipse/mercury-transit.html

『天文时刻』 牧夫出品

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水星日出小科普

(Credit: 知乎ID理科生是设计师