水星(Mercury)是距離太陽最近的行星,如此特殊的位置讓人們對這顆星球充滿了好奇。
在冥王星被降級為矮行星,踢出行星之列后,水星就成為了太陽系中最小的行星,2440千米的半徑約是地球的38%,月球的1.4倍,18個水星合并起來才抵得上一個地球的大小。水星和地球一樣由巖石組成,由大約70%的金屬和30%的硅酸鹽構(gòu)成,屬于4顆類地行星(水星、金星、地球、火星)之一。水星內(nèi)部很像地球,也分為殼、幔、核三層。水星的平均密度為5.427g/cm3,僅次于八大行星中密度最大的地球(5.515克/cm3)。據(jù)此,科學(xué)家們估計水星內(nèi)部必定存在一個超大的內(nèi)核,其內(nèi)核質(zhì)量甚至可以占到其總質(zhì)量的2/3,占據(jù)了 42% 的行星容積(相比之下地核只占了17%) 。這個核球的主要成分是鐵、鎳和硅酸鹽,科學(xué)家推測水星應(yīng)含鐵兩萬億億噸,如果按世界鋼的年產(chǎn)量(約8億噸)計算,可以開采2400億年。而且水星所含有的鐵的百分率超過任何其他已知的星系行星,水星也因此再次爭得一個“行星之最”的頭銜,可謂是“漂浮”在太空中的一個“大鐵球”。
因為距離太陽最近,所以水星受到太陽的引力也最大,因此它在軌道上比任何行星都跑得快,軌道速度為48km/s,比地球的軌道速度快18 km/s。這樣快的速度,只用15分鐘就能環(huán)繞地球一周。在太陽系的行星中,'水星年'的時間最短,水星繞太陽公轉(zhuǎn)一周只用88天,還不到地球上的3個月。水星'日'卻比別的行星更長,水星自轉(zhuǎn)一周約58天(地球日),地球每自轉(zhuǎn)一周就是一晝夜,而水星自轉(zhuǎn)三周才是一晝夜。水星上一晝夜的時間,相當(dāng)于地球上的176天,在那里能體會到真正的“度日如年”。與此同時,水星也正好公轉(zhuǎn)了兩周,所以可以說水星上的一天等于兩年,年比天的時間還短。水星又稱“墨丘利星”,墨丘利就是古希臘神話中的赫耳墨斯,是為眾神傳信的神,也許是由于水星的飛速,才使它得到這個名字。
水星擁有太陽系八大行星中最大的軌道偏心率,以較“扁”的軌道環(huán)繞太陽。據(jù)最新的計算機模擬顯示,在未來數(shù)十億年間,水星的這一軌道還將變得更扁,使其有1%的機會和太陽或者金星發(fā)生撞擊。更讓人擔(dān)憂的是,和外側(cè)的巨行星引力場一起,水星這樣混亂的軌道運動將有可能打亂太陽系內(nèi)其他行星的運行軌道,甚至導(dǎo)致水星,金星或火星的軌道發(fā)生變動,并最終和地球發(fā)生相撞。當(dāng)然這是很遠之后的事情了,我們并不用杞人憂天。
水星雖然有自己的大氣,但極其稀薄,再加上水星的特殊位置,兩者結(jié)合造成了極端的環(huán)境:白天太陽光直射處溫度高達427℃,但背陽面的夜間溫度可降到零下173℃,晝夜溫差近600℃,輕松奪得行星表面溫差最大的冠軍,可謂是真正的冰火兩重天。
水星的表面很像月球,有山脈,平原,有盆地,也有如月球上哥白尼和第谷環(huán)形山那樣的輻射紋,而最引人注目的則是上千個直徑在100千米以上的環(huán)形山,大的環(huán)形山直徑可達1300千米,如表面最顯著的是一個直徑達到1360km的環(huán)形山:卡路里(Caloris)盆地,它同時也是水星上溫度最高的地區(qū)。水星還有許多高至1千米以上、長至幾百公里的懸崖,這些是月球所沒有的。
水星上的環(huán)形山和月球上的環(huán)形山一樣,也進行了命名,而且環(huán)形山的名字都是以文學(xué)藝術(shù)家的名字來命名的,這是因為月面環(huán)形山大都用科學(xué)家的名字命名了。在國際天文學(xué)聯(lián)合會已命名的310多個環(huán)形山的名稱中,有15個環(huán)形山是以我們中華民族的人物的名字命名的:伯牙;蔡琰(蔡文姬);李白;白居易;董源(南唐畫家);李清照;姜夔(南宋音樂家);梁楷(南宋畫家);關(guān)漢卿;馬致遠;趙孟頫(元代書畫家);王蒙(元末畫家);朱耷(清初畫家);曹沾(曹雪芹);魯迅。
由于沒有大氣的調(diào)節(jié),距離太陽又非常近,身處猛烈的炙烤之下,所以人們通常認為水星名不副實,水星非“水”星。但現(xiàn)今隨著科技的發(fā)展,探索的腳步向前邁出,水星終于得以“正名”。2014年,美國航天局在派往水星的信使號探測器傳來的照片中,發(fā)現(xiàn)北極地區(qū)一個隕石坑附近有冰的存在,這是首次真正發(fā)現(xiàn)水星有冰。專家估計冰塊有數(shù)十米厚,但亦可能延伸至坑洞內(nèi)。雖然幾乎整個大地都被陽光照射,但水星的極地則永遠無法被太陽照到,溫度低得有機會讓冰形成。當(dāng)然那些冰是水星原先就有的,還是被隕石和彗星帶來的,還需進一步研究。
水星經(jīng)常因距離太陽太近,淹沒在耀眼的陽光之中而不得見。即使在最宜于觀察的條件下,也只有在日落西山之后,在西天低處的夕陽余暉中,或是在日出之前,在東方地平線才能看到它,因此水星在古代被稱為'辰星'或'昏星'。
在北半球如中國,一年中觀測水星的最佳月份是3,4月和9,10月,即春秋分前后。通常通過雙筒望遠鏡甚至直接用肉眼便可觀察到水星,水星相當(dāng)?shù)拿髁粒诘{色的黎明和黃昏低空中發(fā)出不閃爍的黃色光芒。而且看到的水星也像月球一樣具有盈虧的現(xiàn)象。
信使號長年累月的拍攝生涯中,終于產(chǎn)生了這張彩色的水星照片。圖上的顏色并非肉眼可見,而是用于表示水星表面的化學(xué)與物理差異。
供圖:NASA/JOHNS HOPKINS UNIVERSITY APPLIED PHYSICS LABORATORY/CARNEGIE INSTITUTION OF WASHINGTONLAST UPDATED: AUG. 7, 2017EDITOR: TRICIA TALBERT
向水星南方的地平線望去,倫勃朗環(huán)形山的邊緣綿延在陸地上,像是畫布上嶄新的一筆。倫勃朗環(huán)形山以荷蘭著名畫家命名,直徑約716千米,是水星上最大的環(huán)形山之一。
供圖:NASA/JOHNS HOPKINS UNIVERSITY APPLIED PHYSICS LABORATORY/CARNEGIE INSTITUTION OF WASHINGTON
卡洛里平原(Caloris Planitia),是水星上一個古老的撞擊坑,直徑約1500千米,在這張增強色彩的合成圖像中呈現(xiàn)出藍色和橘色??謇锲皆?,意為“炎熱的平原”,象征著該地區(qū)的熱度:每當(dāng)水星靠近太陽時,太陽就會幾乎直射該地區(qū)。這塊盆地周圍聳立著高約一千五百多米的群山。
PHOTOGRAPH BY NASA/JOHNS HOPKINS UNIVERSITY APPLIED PHYSICS LABORATORY/CARNEGIE INSTITUTION OF WASHINGTON
撰文:KIM STANLEY ROBINSON
親愛的信使號:
我們在天空中的機器人帶給了我們許多驚喜,但是,人們常常只關(guān)注人類在太空中的行動,而常常忽視了機器人。誠然,把人類送入太空很了不起,那些兼具膽識和技巧的宇航員都取得了非凡的成就。
但是,沒了那些機械探測器,我們根本不可能以那樣的視角欣賞我們的太陽系。它們各個身懷絕技又性格各異。它們執(zhí)行指令,也會犯下錯誤,等朋友來補正。它們在逆境中堅持不懈。與世界上許多偉大的教堂一樣,它們也凝結(jié)著幾千名協(xié)同制造出它們的人們的信仰與熱情。毫無疑問,它們個個都是人類文明中最偉大的成就之一。
正因為如此,我才對你,信使號,以及你所代表的巨大進步如此癡迷。你是一臺杰出的機器,對水星做了那么多的研究。
水星是太陽系最內(nèi)側(cè)的行星,距離太陽如此之近,平均公轉(zhuǎn)速度超過160000千米/時。它在我們夜空中行走得很快,因此,巴比倫人和希臘人曾經(jīng)稱它是上帝的信使。此后,天文學(xué)家用望遠鏡和雷達仔細地追蹤過它。水星帶給我們一些關(guān)于自然規(guī)律的暗示,比如,它不規(guī)則的軌道,曾幫助科學(xué)家驗證了愛因斯坦的相對論。
不過,就我們對水星的認知而言,要把我們自己的信使送到水星去,一直非常棘手。如果你發(fā)射一個探測器直接飛過去,我們太陽的巨大引力會讓它加速,并直接撞到水星上去。這個問題太難了,人類向水星發(fā)射的第一顆機器探險者“水手10號”壓根兒就沒能繞水星運轉(zhuǎn)。相反,你的這位前輩進入了繞太陽飛行的橢圓形軌道,飛掠水星3次,給了我們第一次近距離觀看水星的視角。
美國宇航局發(fā)布了許多關(guān)于“水手號”探測器拍攝的照片。雖然這個探測器拍攝的低分辨率照片只拍下了水星大約一半的身影,我仍然很喜歡它又高又瘦的身軀。我反復(fù)研究它,寫下了“水星的(Mercurial)”一詞,然后在《白色記憶》《藍火星》和《2312》等幾部科幻小說中都寫到了這顆最內(nèi)側(cè)的行星。截至目前,我可以非??隙ǖ卣f,以水星為背景的科幻小說,沒有哪位作家比我寫得多!
當(dāng)“水手10號”探測器發(fā)回許多鼓舞人心的照片后,國際天文學(xué)聯(lián)合會決定,水星上的地貌都要以著名作家、藝術(shù)家和作曲家命名。說起這種古怪的命名方式,水星也不算獨一份,畢竟,金星上的地貌都是以著名女性命名,而天王星一眾衛(wèi)星的名字都來自于莎翁筆下的角色。不過,水星還有一點令人欣喜的古怪味道,好像給它的地貌取名的那些科學(xué)家們正在享受一場微醺的晚會游戲。
荷馬(古希臘詩人)環(huán)形山與霍爾拜因(德國畫家)環(huán)形山緊挨著;戈雅(西班牙畫家)與索??死账梗ü畔ED詩人)交疊著;梵高(荷蘭畫家)與塞萬提斯(西班牙作家)親密接觸;契訶夫(俄國作家)與米開朗基羅(意大利藝術(shù)家)都是巨大的雙環(huán)環(huán)形山。類似的名字和地貌不勝枚舉。
這種奇妙命名方式帶給我的喜感,水星與太陽接近程度讓我產(chǎn)生的驚嘆,一直讓我一次又一次地回想著這顆小小的行星。我也因此對你的成就倍感欣賞。
信使號探測器
發(fā)射機構(gòu):美國宇航局
發(fā)射日期:2004年8月3日
運載火箭:聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司Delta II火箭
進入水星軌道日期:2011年3月17日
任務(wù)終結(jié)日期:2015年4月30日
發(fā)射質(zhì)量:1100千克
能量源:太陽能板陣列
2004年8月,你從卡納維拉爾角發(fā)射升空。你1100千克的身軀好似一個大冷柜。除了最少限度的推進劑之外,你還攜帶著太陽能板、遮陽板、導(dǎo)航與通訊設(shè)備、兩臺電腦以及其它幾種科研儀器。你迂回婉轉(zhuǎn)的路線,大約有220億千米,歷時7年才走完。你近距離飛掠了地球和金星,借助它們的引力減緩自己的速度,以便恰到好處地啟動反推火箭,進入水星的引力范圍,并最終在2011年3月進入水星軌道。
之后,在每12小時環(huán)繞水星一周的極度橢圓的軌道上,你的眾多設(shè)備收集數(shù)據(jù),發(fā)回地球,給了科學(xué)家們無與倫比的信息。你在水星北極附近的環(huán)形山里發(fā)現(xiàn)了水冰,而且發(fā)現(xiàn)水星的磁場中心恰好位于水星的質(zhì)量中心以北。你精確地繪制了水星的地形,并且成功記錄下了水星表面物質(zhì)的詳細目錄。感謝你所收集的數(shù)據(jù)寶庫,我們?nèi)缃褚呀?jīng)對水星知之甚多。
這份知識讓科學(xué)家們得以給水星構(gòu)想出一段恢弘的歷史,解釋它的密度為什么那么大,為什么含有那么多金屬。根據(jù)他們的推測,在行星增生階段將要結(jié)束時,水星經(jīng)歷了一場驚天動地的撞擊。撞擊它的那個行星體十分巨大,其大部分物質(zhì)都飛濺進了太空。如果是在太陽系的其它地方,這些物質(zhì)大多都會被某顆行星自身的引力給拉回去。但是,水星距離太陽太近了,在水星將外殼碎屑捕獲之前,陽光就把這些碎屑推出了軌道。許多碎屑可能落到了金星甚至是地球上。因此,水星就失去了外殼,成了一種僅有內(nèi)核和“水?!保ㄏ鄬τ诘厍虻牡蒯#┑男行恰?
如今,你已經(jīng)成了這個非凡星球的一部分。2015年4月30日,耗盡燃料的你,以每小時12800多千米的速度撞向了水星。你的安息之地,直徑約18米,與一個以作曲家楊納切克命名的撞擊坑相距不遠。
不過,感謝你發(fā)回的數(shù)據(jù),你的故事得以延續(xù)。幾年前,我受邀參加一個團隊,幫助國際天文聯(lián)合會給你測繪的五個環(huán)形山命名。特洛·奧卡羅蘭(愛爾蘭盲人作曲家)、優(yōu)素福·卡什(加拿大籍亞美尼亞裔著名攝影師)、烏姆·庫勒蘇姆(埃及女音樂家)、迭戈·里維拉(墨西哥著名畫家)占據(jù)了前四個環(huán)形山,但第五個名字從一開始就給我留下了深刻印象:恩西杜安娜。我之前并不認識她,但她是歷史上第一位留下了名字的作家。她是蘇美爾烏爾(Ur)城中的高級女祭司,曾在泥版上寫下過贊美詩?,F(xiàn)在,她在水星的巖石中實現(xiàn)了不朽,在那座環(huán)形山中,有一條巨大的裂谷懸崖橫貫其間。
歸根結(jié)底,這是像你一樣的機器探險者賦予我們的:一個為人們熟知而且飽含人性的太陽系。水星只是太空中遙遠的一塊巖石,外表與我們的月亮并無二致。即便可能,幾個世紀(jì)后的人們可能也不會登陸水星,今天也沒有多少人會注意到它。然而,因為你,水星成了我們在宇宙中的鄰居,成了一個有個性的地方,像我們知道的其它地方一樣,也有了許多名字。
如果讓恩西杜安娜為你撰寫贊美詩,肯定比我寫得好,不過,你懂我的意思就行。
此致
Stan