为何水星是一颗根据人类理论本不该存在的行星
图像来源，NASA
水星长久以来让天文学家困惑：它比理论上应有的体积更小，与太阳的距离也比理论应有的近得多——它违背了我们对行星形成的大部分认知。一项预计在2026年到来的太空任务，或许能解开这个谜团。
乍看之下，水星可能是太阳系中最乏味的行星。它荒芜的表面缺乏显着特征，没有过去存在水的证据，大气层也极为稀薄。生命存在于它炙热的陨石坑中几乎不可能。然而，仔细观察，水星却是一个令人着迷、充满谜团的世界。
行星科学家对太阳系中最靠近太阳的行星存在感到困惑。这颗奇特的行星非常小，质量仅为地球的二十分之一，宽度几乎与澳大利亚相当。然而，由于拥有巨大的金属核心，水星是太阳系中仅次于地球的第二高密度行星。
水星的轨道紧贴太阳，也处于一个天文学家难以解释的位置。所有这些现象指向一个关键问题：我们完全不知道水星是如何形成的。从理论上看，这颗行星根本不该存在。
“这有点令人尴尬，”法国波尔多大学行星形成与动力学专家尚恩·雷蒙德（Sean Raymond） 说，“我们缺少某个关键的细节。”
水星的起源、形成过程以及它为何呈现如今的样貌，是太阳系最重大的谜团之一。
而答案或许即将要揭晓了。欧洲和日本合作的 “贝皮科伦坡号”（BepiColombo） 于2018年发射，目前正前往水星。这将是十多年来首次有探测器造访水星。它预计在2026年11月进入轨道，尽管途中因推进器问题延误，核心任务之一就是弄清水星的起源。
图像来源，NASA，水星表面布满陨石坑与熔岩流，但在其下方隐藏着一个巨大的金属核心。
了解水星的形成，不仅对理解太阳系的起源至关重要，也有助于研究其他恒星周围的行星——系外行星。
“水星可能是我们拥有的最接近系外行星的行星，”美国麻省理工学院行星科学家萨韦里奥·坎比奥尼（Saverio Cambioni） 说，“它是一个令人着迷的世界。”
1974年和1975年，美国太空总署（NASA）的“水手10号”（Mariner 10）探测器三次飞掠水星，当时太空人就意识到有些事情不对劲。这是人类首次造访太阳系最内侧的行星，这些飞掠提供了水星的初步重力测量，首次让我们窥见水星的内部结构，并揭示其异常的内在组成。
地球、金星和火星都有富含铁的核心，约占行星半径的一半。在地球，核心分为固态的内核与液态的外核，两者的运动产生保护地球的磁场。核心之上是地幔，再上面是我们居住的地壳。
水星则完全不同。它的核心约占半径的85%，仅覆盖一层薄薄的岩石地幔与地壳。这正是水星高密度的原因，但为何它的结构会如此仍不清楚。
“水星的形成是一个重大问题，”德国航空太空中心行星科学家尼古拉·托西（Nicola Tosi） 说，“我们仍不清楚水星为何呈现这样的样貌。”
后来，美国太空总署的“信使号”（Messenger）在2011至2015年间环绕水星，却带来更多疑问。水星距太阳仅3600万英里（6000万公里），白天温度可高达430°C（800°F），夜晚则降至-180°C（-290°F）。
然而，尽管温度如此极端，“信使号”发现水星表面存在挥发性元素，如钾和放射性钍，这些物质理应早已被太阳辐射蒸发。此外，还发现复杂分子如氯，甚至在水星极地阴影陨石坑中发现水冰。
这些发现进一步强化了水星“本不属于目前位置”的观点。天文学家长期困惑于水星在太阳系中的位置，因为我们认为在这个区域不可能形成像水星这样的行星。
我们知道，像太阳系这样的行星系统起初是一个环绕恒星的尘埃与气体盘。行星逐渐在这个盘中开辟空隙，并在吸收更多物质后成长。但根据行星形成模型，水星与金星的距离过大，无法合理解释其形成。
无论动力学家如何调整参数，都无法让模型产生像今天的水星。“这真让人头痛，”尚恩·雷蒙德说，“结果是完全没有水星。”
天文学家花了多年时间改进模型并测试假说，提出了几个主要理论。其中最多讨论的一个是：水星曾经大得多，可能是现在的两倍，甚至接近火星大小，并且可能在更远离太阳的地方运行。
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水星长久以来让天文学家困惑：它比理论上应有的体积更小，与太阳的距离也比理论应有的近得多——它违背了我们对行星形成的大部分认知。一项预计在2026年到来的太空任务，或许能解开这个谜团。
乍看之下，水星可能是太阳系中最乏味的行星。它荒芜的表面缺乏显着特征，没有过去存在水的证据，大气层也极为稀薄。生命存在于它炙热的陨石坑中几乎不可能。然而，仔细观察，水星却是一个令人着迷、充满谜团的世界。
行星科学家对太阳系中最靠近太阳的行星存在感到困惑。这颗奇特的行星非常小，质量仅为地球的二十分之一，宽度几乎与澳大利亚相当。然而，由于拥有巨大的金属核心，水星是太阳系中仅次于地球的第二高密度行星。
水星的轨道紧贴太阳，也处于一个天文学家难以解释的位置。所有这些现象指向一个关键问题：我们完全不知道水星是如何形成的。从理论上看，这颗行星根本不该存在。
“这有点令人尴尬，”法国波尔多大学行星形成与动力学专家尚恩·雷蒙德（Sean Raymond） 说，“我们缺少某个关键的细节。”
水星的起源、形成过程以及它为何呈现如今的样貌，是太阳系最重大的谜团之一。
而答案或许即将要揭晓了。欧洲和日本合作的 “贝皮科伦坡号”（BepiColombo） 于2018年发射，目前正前往水星。这将是十多年来首次有探测器造访水星。它预计在2026年11月进入轨道，尽管途中因推进器问题延误，核心任务之一就是弄清水星的起源。
图像来源，NASA，水星表面布满陨石坑与熔岩流，但在其下方隐藏着一个巨大的金属核心。
了解水星的形成，不仅对理解太阳系的起源至关重要，也有助于研究其他恒星周围的行星——系外行星。
“水星可能是我们拥有的最接近系外行星的行星，”美国麻省理工学院行星科学家萨韦里奥·坎比奥尼（Saverio Cambioni） 说，“它是一个令人着迷的世界。”
1974年和1975年，美国太空总署（NASA）的“水手10号”（Mariner 10）探测器三次飞掠水星，当时太空人就意识到有些事情不对劲。这是人类首次造访太阳系最内侧的行星，这些飞掠提供了水星的初步重力测量，首次让我们窥见水星的内部结构，并揭示其异常的内在组成。
地球、金星和火星都有富含铁的核心，约占行星半径的一半。在地球，核心分为固态的内核与液态的外核，两者的运动产生保护地球的磁场。核心之上是地幔，再上面是我们居住的地壳。
水星则完全不同。它的核心约占半径的85%，仅覆盖一层薄薄的岩石地幔与地壳。这正是水星高密度的原因，但为何它的结构会如此仍不清楚。
“水星的形成是一个重大问题，”德国航空太空中心行星科学家尼古拉·托西（Nicola Tosi） 说，“我们仍不清楚水星为何呈现这样的样貌。”
后来，美国太空总署的“信使号”（Messenger）在2011至2015年间环绕水星，却带来更多疑问。水星距太阳仅3600万英里（6000万公里），白天温度可高达430°C（800°F），夜晚则降至-180°C（-290°F）。
然而，尽管温度如此极端，“信使号”发现水星表面存在挥发性元素，如钾和放射性钍，这些物质理应早已被太阳辐射蒸发。此外，还发现复杂分子如氯，甚至在水星极地阴影陨石坑中发现水冰。
这些发现进一步强化了水星“本不属于目前位置”的观点。天文学家长期困惑于水星在太阳系中的位置，因为我们认为在这个区域不可能形成像水星这样的行星。
我们知道，像太阳系这样的行星系统起初是一个环绕恒星的尘埃与气体盘。行星逐渐在这个盘中开辟空隙，并在吸收更多物质后成长。但根据行星形成模型，水星与金星的距离过大，无法合理解释其形成。
无论动力学家如何调整参数，都无法让模型产生像今天的水星。“这真让人头痛，”尚恩·雷蒙德说，“结果是完全没有水星。”
天文学家花了多年时间改进模型并测试假说，提出了几个主要理论。其中最多讨论的一个是：水星曾经大得多，可能是现在的两倍，甚至接近火星大小，并且可能在更远离太阳的地方运行。
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