水星：关于离太阳最近的行星的事实

水星是离太阳最近的行星。(图片来源:科学图片库- ANDRZEJ WOJCICKI via Getty Images)

（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（By Daisy Dobrijevic, Charles Q. ChoiContributions from Scott Dutfield last updated）：水星是离太阳最近的行星，也是太阳系中最小的行星。

这颗小而多坑的行星没有任何卫星，围绕太阳运行的速度比太阳系中的任何其他行星都快，因此罗马人以他们脚步敏捷的信使神的名字给它命名。

它是仅次于地球的第二大密度行星，拥有一个大约2200至2400英里(3600至3800公里)宽的巨大金属核心，约为行星直径的75%。相比之下，水星的外壳只有300到400英里(500到600公里)厚。它巨大的核心和成分的结合，包括丰富的挥发性元素，让科学家困惑了多年。

苏美尔人也至少在5000年前就知道了水星。根据一个与美国宇航局信使号(水星表面、空间环境、地球化学和测距)任务相关的网站，它经常与写作之神纳布联系在一起。

水星也因其既像晨星又像昏星而被分别命名。然而，希腊天文学家知道这两个名字指的是同一个天体，赫拉克利特在公元前500年左右，正确地认为水星和金星都是围绕太阳而不是地球旋转的。

因为这颗行星离太阳如此之近，水星的表面温度可以达到灼热的840华氏度(450摄氏度)。然而，由于这个世界没有太多真实的大气层来截留任何热量，晚上的温度可能会骤降至零下275华氏度(零下170摄氏度)，温度波动超过1100华氏度(600摄氏度)，是太阳系中最高的。

水星是太阳系中最小的行星——它仅比地球的月亮稍大一点。因为它没有显著的大气层来阻止撞击，所以这颗行星布满了陨石坑。大约40亿年前，一颗大约60英里(100公里)宽的小行星撞击了水星，其冲击力相当于1万亿个百万吨级炸弹，形成了一个大约960英里(1550公里)宽的巨大撞击坑。这个被称为卡乐里斯盆地的陨石坑可以容纳整个德克萨斯州。根据2011年的研究，另一次巨大的撞击可能有助于创造地球的奇怪旋转。

尽管水星距离太阳很近，但2012年，美国宇航局的信使号飞船在2017年在其北极周围的环形山中发现了水冰，这些地区可能会永久遮挡太阳的热量。南极也可能包含冰穴，但信使号的轨道不允许科学家探测该地区。彗星或陨石可能将冰带到了那里，或者水蒸气可能从行星内部释放出来，冻结在两极。

水星穿过太阳时的侧影。(图片来源:NASA/比尔·英格尔斯)

与太阳的平均距离:35，983，095英里(57，909，175公里)。相比之下:地球到太阳的距离是0.38倍

近日点(最接近太阳):28，580，000英里(46，000，000公里)。相比之下:是地球的0.313倍

远日点(离太阳最远的距离):43，380，000英里(69，820，000公里)。相比之下:是地球的0.459倍

日长:58.646个地球日

根据2016年的一份报告，好像水星还不够小，它不仅在过去缩小了，而且今天还在继续缩小。这颗小行星是由一个单一的大陆板块覆盖在一个冷却的铁芯上构成的。随着核心冷却，它固化，减少了行星的体积，导致它收缩。这个过程使表面变得褶皱，产生了叶状的悬崖或悬崖，有些长达数百英里，高达一英里，还有水星的“大峡谷”，长约620英里，宽250英里，深2英里(1000×400×3.2公里)，比亚利桑那州著名的大峡谷还要大，比东非大裂谷还要深。

华盛顿特区国家航空航天博物馆的史密森尼高级科学家汤姆·沃特斯在美国宇航局的一份声明中说:“小悬崖的年轻时代意味着水星作为一颗构造活跃的行星加入了地球，随着水星内部继续冷却和行星收缩，今天可能会形成新的断层。”

事实上，2016年对水星表面悬崖的一项研究表明，这个星球可能仍然会发生地震，或“水星地震”此外，在过去，水星的表面不断被火山活动重塑。然而，另一项2016年的研究表明，水星的火山爆发可能在大约35亿年前结束。

2016年的一项研究表明，水星的表面特征通常可以分为两组——一组由在核-幔边界以更高压力熔化的较旧物质组成，另一组由更接近水星表面形成的较新物质组成。另一项2016年的研究发现，水星表面的暗色调是由碳造成的。这些碳并不是像一些研究人员怀疑的那样，是由撞击彗星而沉积下来的——相反，它可能是地球原始地壳的残余。

水手10号的一个完全出乎意料的发现是水星拥有磁场。理论上，行星只有在快速旋转并拥有熔融核心的情况下才会产生磁场。但是水星自转一周需要59天，而且如此之小——大约只有地球的三分之一大——以至于它的核心早就应该冷却了。

加州大学洛杉矶分校的教授克里斯托弗·拉塞尔在加州大学洛杉矶分校的一份声明中说:“我们已经弄清楚了地球是如何工作的，水星是另一颗具有铁芯的类地岩石行星，所以我们认为它也会以同样的方式工作。”。

一个不寻常的内部可能有助于解释水星磁场与地球磁场的差异。“信使号”的观测显示，这颗行星北半球的磁场大约是南半球的三倍。Russell与人合著了一个模型，该模型表明水星的铁核心可能在核心的外部边界而不是内部从液态变成固态。

“这就像一场暴风雪，雪形成在云的顶部、中部和底部，”拉塞尔说。“我们对水星磁场的研究表明，铁正在这种为水星磁场提供动力的液体中飘雪。”

2007年，基于地球的雷达观测发现水星的核心可能仍处于熔化状态，这有助于解释它的磁性，尽管太阳风可能在抑制行星磁场方面发挥了作用。

虽然水星的磁场强度只有地球的1%，但它非常活跃。太阳风中的磁场——从太阳流出的带电粒子——周期性地接触水星的磁场，产生强大的磁龙卷风，将太阳风中快速、热的等离子体引导到行星表面。

水星没有坚固的大气层，而是拥有一个超薄的“外逸层”，由太阳辐射、太阳风和微流星体撞击从其表面爆炸出来的原子组成。根据美国宇航局的说法，这些粒子迅速逃逸到太空中，形成粒子尾巴。

水星的大气层是一个“表面束缚的外逸层，本质上是一个真空。”根据美国宇航局的说法，它含有42%的氧，29%的钠，22%的氢，6%的氦，0.5%的钾，可能还有微量的氩，二氧化碳，水，氮，氙，氪和氖。

水星每88个地球日绕太阳一周，以近112，000英里/小时(180，000公里/小时)的速度在太空中旅行，比任何其他行星都快。它的椭圆形轨道是高度椭圆形的，使水星距离太阳最近2900万英里(4700万公里)，最远4300万英里(7000万公里)。如果一个人能站在离太阳最近的水星上，从地球上看，它会比现在大三倍多。

水星是离太阳最近的行星，它有稀薄的大气层，没有气压，温度极高。看看这个星球的内部。(图片鸣谢:卡尔·泰特，SPACE.com)

奇怪的是，由于水星的高度椭圆形轨道和它绕轴旋转大约需要59个地球日，当在这颗行星灼热的表面上时，太阳似乎短暂地升起，落下，然后再升起，然后向西穿过天空。日落时，太阳似乎落下，短暂地再次升起，然后再次落下。

2016年，发生了一次罕见的水星凌日，从地球上看，这颗行星穿过了太阳的表面。水星凌日可能揭示了其稀薄大气层的秘密，有助于寻找其他恒星周围的世界，并帮助美国宇航局改进了一些仪器。

据《纽约时报》报道，由于水星绕太阳一周只需地球日，而地球需要365天，因此每年大约有三四次水星在绕太阳运行时超过地球，并出现视错觉。水星似乎在天空中“向后”移动了大约三周，在这段时间里，水星被认为是在逆行。根据Dictionary.com的说法，占星家认为水星逆行是一个不幸和沟通不畅的时期，因为感知到的向后运动干扰了行星的规则。在Vox的YouTube视频中解释了逆行现象。

我们向在亚利桑那州立大学研究太阳系起源和演化的宇宙化学家拉里·尼特勒询问了一些关于水星的问题。

拉里·尼特勒

宇宙化学家

拉里·尼特勒是亚利桑那州立大学的宇宙化学家。

水星与太阳处于所谓的3:2自旋轨道共振状态。这意味着它每绕太阳转三圈就绕轴自转两圈。所以水星上的一天持续59个地球日，而水星的一年是88个地球日。

夜间零下292华氏度(180摄氏度)到986华氏度(530摄氏度)，白天最高。

非常深的棕灰色。

由于温室效应，金星非常厚的大气层捕获了如此多的热量，尽管它离太阳的距离几乎是水星的两倍，但它的表面却是最热的。

虽然它是太阳系中最小的行星(不包括像冥王星这样的矮行星)，但它有一个惊人的大铁核，这使它异常致密，也导致水星拥有像地球一样的磁场(金星和火星没有这样的磁场)。

虽然它有一个非常弱的大气层(称为“外逸层”)，但这太弱了，无法捕获热量，因此806华氏度(430摄氏度)的白天是太阳系中最热的行星表面之一，而夜晚是零下292华氏度(零下180摄氏度)的最冷表面之一。

我曾是信使号水星任务的副首席研究员，还负责分析X射线光谱仪的数据，该仪器用于绘制整个星球的元素丰度。我目前是BepiColombo任务中一个类似的MIXS仪器的合作者，该任务将在2.5年后到达水星。

我们现在知道，在两极附近有很深的撞击坑，阳光永远照射不到底部，在许多撞击坑中，有大量的水冰和有机物沉积。这可能是彗星撞击地球的结果，水和有机分子在表面跳跃，直到它们找到最冷的点。

我们还了解到，尽管水星的磁场像地球一样，就像一个大的条形磁铁，但在水星上，磁场的中心不是行星的中心——它偏离赤道几百公里。我们不知道为什么。

我们还了解到，尽管地球在白天变得如此炎热，但其表面富含相对易挥发的元素，如硫和钠。这有助于排除一些关于水星如何形成的想法。

最大的谜团是它是如何形成的，为什么会有这么大的铁芯。对此有几种截然不同的解释。一是它形成时比现在大得多，在其历史早期的某个时刻，一次巨大的撞击剥离了大部分硅酸盐地幔。另一个原因是，在太阳系形成的原行星盘内部，一些过程相对于硅酸盐浓缩了金属，所以水星的建筑块自然已经富含铁。我们需要更好的理论模型和更多的数据来最终解决这个问题。

第一个访问水星的航天器是水手10号，它拍摄了大约45%的表面图像并探测了其磁场。

美国宇航局的信使号轨道飞行器是第二个造访水星的航天器。当它于2011年3月抵达时，它成为了第一个绕地球飞行的航天器。该任务于2015年4月30日突然结束，当时燃料耗尽的航天器故意撞上行星表面，以便科学家观察结果。

2012年，科学家在摩洛哥发现了一组陨石，他们认为这些陨石可能来自水星。如果是这样的话，这将使这颗岩石行星成为一个拥有地球上可用样本的精选俱乐部的成员；只有月球、火星和大型小行星灶神星在人类实验室验证过岩石。

2016年，科学家发布了有史以来第一个水星全球数字高程模型，该模型结合了MESSENGER获取的10，000多张图像，带观众穿越这个微小世界的广阔空间。该模型揭示了地球的最高点和最低点——最高点位于水星赤道以南，高于地球平均海拔2.78英里(4.48公里)，而最低点位于拉赫玛尼诺夫盆地，该盆地被怀疑是地球上最近一些火山活动的所在地，低于平均地貌3.34英里(5.38公里)。

2018年，发射了新的水星探索者。由欧洲和日本航天局联合实施的BepiColombo任务由两个航天器组成——水星行星轨道飞行器和水星磁层轨道飞行器——经过漫长的旅程到达水星后，它们将分离，以更好地了解这个微小的世界。欧洲航天局的任务部分将专注于研究水星的表面，而日本宇宙航空研究开发机构的部分将专注于该行星奇怪的磁层。

2021年，BepiColumbo在一次重力辅助飞越中捕捉到了第一张水星照片。根据欧空局的说法，BepiColumbo计划于2025年底抵达水星，并在为期一年的名义任务期间收集数据，并有可能延长一年。