水星上面有水吗_水星上面有水吗为什么

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水星上真的有水吗？它为何叫这个名字？
水星

图解：信使号航天器的图像显示了人类从未见过的水星部分。
水星是太阳系中最小的行星（冥王星，曾经是最小的行星，现在被命名为矮行星），而且有着八大行星中最大的轨道偏心率。水星也是离太阳最近的行星，与太阳的距离为4600万公里（近日点）至7000万公里（远日点）。
尽管它与太阳有着这般近的距离和位置，但水星地表温度却十分神奇；夜间最低100开氏度(K)，白天最高70开氏度(K)（仅次于金星）。虽说由于水星靠近太阳，但与金星相比可能更难被观测到，它只是偶尔会在黎明和夜空中出现，这对于许多观星者来说是一个十分神奇的景象。
地表

图解：水星的地质表面。
在外观方面，水星的表面看起来与地球的月亮非常相似。整个表面散布着许多大型陨石坑，周围都是类海平原。这表明这颗星球已经历了数十亿年的地质休眠。这些陨石坑是大约46亿年前由许多小行星和彗星撞击水星地表所造成的。
由于缺乏大气层，当撞击发生时，没有什么可以减缓小行星或彗星的速度，因撞击十分猛烈。水星的地表的特征地貌命名有许多来源-取自已故艺术家、画家、音乐家以及作家的姓名。不过值得注意的是，许多关于水星地表的许多信息是基于1975年水手号太空器执行的探测任务，因此它也成为四大类地行星中最不为人知的一颗。
地质结构

图解：水星的地质结构与地球相比。
水星是太阳系中四个类地行星（另外三颗是金星、地球和火星）之一。它是最小的行星（行星赤道半径为2,439.7公里）; 实际上，它甚至比太阳系中两颗最大的卫星泰坦和伽倪墨得斯还要小。水星由大约70%的金属和30%的硅酸盐物质组成。

图解：类地行星的大小比较 (由左至右)：水星、金星、地球、和火星
据说，水星的核心含有丰富的铁，因为它有较高的密度（科学家估计，在太阳系中的所有行星中，水星的密度最高），即5.427g/cm3（仅次于地球）。至于其内部结构，地质学家一般认为，水星的核心占行星体积的42％左右，半径约为1,800公里。地幔由硅酸盐材料组成，围绕核心，厚度约为500至700公里。最后，地壳估计厚约100至300公里。地表分布着有许多绵延数百公里的狭窄山脊，是在水星的核心和地幔随着地壳的凝固而冷却和收缩时形成的。
关于水星形成的理论

图解：描绘水星形成的艺术作品。
关于水星表面和地质结构如何形成的有几种理论。一种理论认为撞击导致水星的体积和质量减小。科学家普遍认为水星现有体积比其原始的体积要小，它的大部分地壳和地幔因水星1/6原始质量大小的小行星所引起的撞击而剥离。这一理论被称为巨型撞击假说，科学家们也认为这是月球形成的原因。
另一个理论提出，在太阳系形成过程中，水星的体积是现在的两倍。那时候，太阳也正在形成，太阳星云向宇宙中的猛烈地爆发出能量，直到它最终稳定。当原太阳慢慢形成我们今天所知的太阳时，温度使大部分水星表面破裂并蒸发，最终只剩下水星原始大小的一半。另一种理论推测，太阳星云拖走了形成行星的粒子，从而导致了较轻粒子的丢失。
外大气层（大气和地质条件）

图解：水星的大气和地质条件。
如前所述，水星的表面温度十分极端（夜间100开氏度，白天700开氏度）; 这是由于缺乏大气层包裹，无法减弱太阳所造成的影响（其大气层可能因为受到来自太阳酷热的高温，已经蒸发）。在白天，根据于水星在其轨道上的位置不同，地表温度平均在550开氏度（近日点）至700开氏度（远日点）之间。

图解：国家航空航天局确认，在水星北极的永久阴暗坑洞内，发现隐藏着大量冻冰。
到了晚上，地表温度平均为110开氏度; 这是由于水星缺少活跃的核心，它不能有效保持大气层从而造成热量的丧失。据此，地质学家普遍认为水星上是有冰的。事实上，根据最近对水星表面的观测表明，水星表面有几片白色斑块，这暗示了水星上有冰冻的水的存在。除了水星核心的不活跃之外，行星的大小也与其保持适量大气层的能力有关。水星体积与质量都很小，无法产生足以容纳大气的重力。因此，其表面是剧烈和不稳定的——在水星表面的不同粒子的原子总是不断外逸但也不停补充。
水星的自转与公转

图解：水星的自转与公转轨道.
到目前为止，水星有着太阳系中八个行星中最大的轨道偏心率; 上文所提到的，在它的远日点，水星距离太阳有7000万公里; 在它的近日点，则是接近4600万公里。绕日公转一周需要87.969个地球日（意味着水星上的一年只需要大约88天）。然而有趣的是，尽管水星的体积很小，但它的自转却非常缓慢（可能与它拥有不活跃的核心有关）：水星完成自转一周（在水星上度过一天）需要超过58天，即58.7个地球日。

图解：水星轨道 (黄色)。日期参考2006年。

图解：在公转一周之际，水星自转1.5圈，所以完整的公转两周之后，同一个半球再度被照亮。
相关知识
水星，中国古称辰星；到西汉时期，《史记?天官书》作者天文学家司马迁从实际观测发现辰星呈灰色，与“五行”学说联系在一起，以黑色配水星，因此正式把它命名为水星。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. thetimenow-孟冬
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首先要强调的是：最近几年科学家已经发现，水星上是有水的！水星的两极都有大量水冰。
当然，在很长一段时间内，人们确实认为，水星上不可能有水存在。下面就来说说，我们对这个问题的认识是怎么变化的。

根据信使号返回的数据，NASA绘制的水星地质图（图片来源：NASA）
水星在中国之所以叫“水星”，并不是因为古人觉得水星上有水，就像“金星”的得名也不是因为上面有金矿。在我国古代，阴阳五行之说盛行，5颗肉眼可观测到的行星，也就分别以金、木、水、火、土命名。
顺带一提，英文中的水星（Mercury）虽有“水银”之意，但却与这种元素无关——此处的Mercury来自希腊神话中的赫尔墨斯，在罗马又称墨丘利。水星离太阳最近，因此在八大行星中跑的最快；而赫尔墨斯作为宙斯的信使，也是以速度见长。
在很长一段时间内，人们都觉得水星上绝对不会有水出现，无非两大原因：一是“近”，二是“小”。
首先，我们知道，水星是离太阳最近的一颗行星，最近太阳最近时只有4600万千米，相当于地球公转轨道半径的三分之一。在太阳的照射下，水星上的白天温度极高，可以达到430摄氏度，就算有水也蒸没了。
另一个原因在于，水星也是最小的一颗行星，所以它对气体分子的吸引力比不上地球。只需要4.25千米/秒，物质就能从水星逃走。相比之下，地球上的逃逸速度是11.2千米/秒。因此，包括水蒸气在内，水星大气中的分子很容易就能逃到太空中，所以水星几乎没有大气层。

水星结构图（图片来源：《万物》）
但是最近几十年，当科学家开始用更强大的设备观测水星、将探测器送往水星时，却发现了意料之外的惊喜。
故事要从上世纪70年代说起。1973年，美国航空航天局（NASA）向水星发射了第一个水星探测器——水手10号。水手10号绕水星飞了3次，做了不少重要的事：它拍摄到近一半的水星表面照片、帮助科学家发现磁场并测量温度，还顺带探访了金星。这里我们要说的是，通过水手10号传回的照片，我们发现水星两极有不少坑坑洼洼的陨石坑——虽然与“水”没有直接关联，但却为接下来的发现埋下的伏笔。
1991年，当时世界上最强大的射电望远镜——设在波多黎各岛上的阿雷西博望远镜向水星发射雷达波后，反射回来的信号里出现了一些很明亮的区域。有趣的是，这些区域几乎都在水手10号发现的陨石坑里。想象一下，如果这里有一个坑，坑里还能反射回很多光线，你会想到什么？没错，这里可能被冰覆盖。正是这一发现让人类首次怀疑，水星的两极可能有水冰。

阿雷西博望远镜（图片来源：wikipedia）
大约20年后，这个猜测得到了证实。2011年，NASA的信使号水星探测器经过7年飞行，进入水星轨道。和它的前任相比，信使号不仅能环绕水星飞行、拍下水星的全貌，还携带了更多的精密仪器。正是其中的一款新仪器，为水星上水冰的存在提供了实锤。

信使号水星探测器
2011年11月，NASA确认，此前发现的“明亮区域”就是水冰！

阿雷西博望远镜观测到的明亮区域（黄色），即为水冰存在的区域（图片来源：NASA）
那么，信使号怎样在不能直接取样的情况下证明，那块区域就是水冰，而不是其他物质？关键在于一个叫做“中子谱仪”的仪器。我们都知道一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成，而这种仪器可以测出氢的含量。也就是说，通过氢原子含量这个间接证据，科学家首次确认水星上有（固态的）水，而且水的含量还不少。
问题来了，既然前面说了水星很难保留水分子，那这里的水又是怎么回事？
还记得上面说过，水星几乎没有大气层吗？缺少温室气体的庇护，水星地表热量散失很快。在没有光照的夜间，最低温度低达零下170℃。另一方面，由于水星的自转轴倾角非常小，只有0.1度，因此在水星的两极存在很多永久阴影区——相当于一年到头都是寒冷的黑夜。这里常年处在零下170℃的极端寒冷环境中。在这种环境中，无论是彗星带来的水，还是自身内部逸出的水蒸气，都会瞬间凝结成冰。
值得一提的是，在证实有水冰存在的同时，NASA还宣布，在水星表面发现了冻结的有机物。不过，不要幻想水星生命。和水一样，这些有机物很可能也来自撞向水星的陨石或彗星。
虽然信使号给我们带来了不少新发现，但关于水星，还有很多未解之谜。毕竟，水星一直是被我们“冷落”的近邻，至今只有上面提到的两次探测任务。这一方面是因为，我们一直觉得它没什么探索的价值；另外，由于离太阳很近，探测器在接近太阳的过程中会不断加速，所以科学家需要为探测器准备大量燃料，用于“刹车”。现在，我们知道水星非常有趣、有价值，而且技术进步也让水星探测变得更容易。

贝比科隆博水星探测器艺术图
整整4年前的2015年4月30日，信使号完成了最后一项使命：撞向水星北极，长眠于这颗邻近但神秘的行星之上；2018年10月20日，欧洲和日本合作研发的“贝比科隆博”（BepiColombo）水星探测计划发射了两个探测器，它们将在2021年首次飞掠水星，开始新一轮的水星探测。水星上还有哪些令人惊喜的发现？也许，再过几年，就有新的答案了。