科學探探 2019-10-31
在太陽系的行星中，水星離太陽最近。由于光照時間長，太陽輻射強，根據(jù)常識，水星上結冰的可能性應該最小。然而，依據(jù)衛(wèi)星成像和雷達成像系統(tǒng)，水星對北極和南極附近的雷達波束（即電磁波）有很高的反射率，這可能指示這些地方存在水冰。
同時，雷達圖像可以對水冰的可能性找到合理的解釋。根據(jù)雷達圖像，這些地方有幾十個隕石坑區(qū)域，可能是彗星撞擊水星留下的。這些地方不可能一年四季都暴露在陽光下。它們在陰影中，溫度足夠低。水冰以固體的形式存在于隕石坑的陰影中很長一段時間。
水從哪里來
水星上的水冰是從哪里來的？根據(jù)科學分析，主要有兩個來源：隕石的撞擊和行星本身釋放的氣體。
事實上，這也是地球上有水的原因。攜帶大量水或水成分（氫和氧）的隕石與水星表面相撞，很可能留下水或水成分。而由汞的形成運動引起的氣體釋放也可能將恒星內(nèi)部的水帶到表面。盡管這些解釋似乎帶有偏見和推測性，但它們也是一個不容忽視的因素。
不管它是外星人還是它自己的角色，水星上都有水冰，但如何保存水呢？這成了一個巨大的困難。
因為水星的引力太?。ǔ^地球引力的一半），而且由于水星離太陽太近，太熱，大部分水在很久以前就蒸發(fā)了。同時，從長遠來看，高能太陽風可能把 水分子從水星上“刮走”,一部分水逃到了外層空間。
然而，水星環(huán)形山的永久陰影區(qū)為水冰的長期保存提供了可能。同時，水星晝夜溫差大也是水冰得以保存的一個因素。離太陽太遠，使水星的表面溫度在白天非常高（高達398倍）。原來的水蒸發(fā)成蒸汽，在空氣中消失。由于缺乏大氣保溫，夜間氣溫驟降至-160t，水汽迅速凝結成固態(tài)水，其中一部分留在彗星與水星相撞的洞里。在這些隕石坑里，太陽從不發(fā)光，所以它可以提供足夠的低溫，使水冰保持很長一段時間。如果是這樣的話，有一天，宇航員可能會在水星隕石坑的天然溜冰場滑冰。
水是如何保存的
水星表面的氣候條件給水資源保護帶來了巨大的問題。我們的推論雖然很合理，但也需要事實的支持。
讓我們重申一下水星表面的自然條件。水星與太陽同向旋轉(zhuǎn)，所以日照時間相當長，真的有“一年如一日”的感覺。水星表面大部分暴露在陽光下約90天，地表溫度將超過7000 K的絕對溫標，結合水星的弱重力和幾乎不存在的大氣，在這種環(huán)境下，如果沒有永久的寒冷環(huán)境，水冰會在瞬間變成水蒸氣并逃逸到太空。也就是說，在水星上，水冰在太陽光下永遠不可能存在。這樣，水冰唯一可能出現(xiàn)的地方就是水星的極區(qū)。隕石坑的深度可能足以提供一個永久的黑暗區(qū)域。但是這些永久陰影坑存在嗎？現(xiàn)在還不知道。
事實上，直到1974年，科學家們對水星的表面還是一無所知。根據(jù)望遠鏡的不同，你只能看到一個靠近太陽有模糊陰影的小物體。但在1974年至1975年間，美國水手10號探測器極大地豐富了我們對水星的認識。
水手10號已經(jīng)三次接近水星，最近的一次距離水星表面只有271公里。它傳回了水星表面的半幅詳細圖像。水手10號與水星的三次親密接觸發(fā)生在與太陽同一個半球上。所以水星另一半鮮為人知。當然，關于極地地區(qū)的詳細和準確的信息是缺乏的。即使有，也有關于隕石坑和陰影的信息。但對水星的地表水保護研究幾乎是一樣的。
在兩極附近，太陽總是出現(xiàn)在地平線上。根據(jù)典型彈坑的比例尺，極性彈坑內(nèi)側的溫度不會超過102K（-171度）的絕對溫度比例尺，即使彈坑內(nèi)相對平坦的表面也不會超過167K（-106度）
如果是這樣，水星環(huán)形山的水冰是非常穩(wěn)定的。一些科學家推測有兩種水冰，其中大部分可能比太陽系形成的時間要早，而另一部分則是彗星與水星碰撞時留下的水蒸氣凝結而成。
水星上真的有水嗎
在地球上，直接觀測水星是非常困難的，因為水星畢竟離太陽太近了。有時在太陽后面跑，我們根本看不見它。即使在太陽面前，我們也被強烈的陽光所淹沒。
對水星的觀測主要依靠一些現(xiàn)代化的科學設備，其中包括波多黎各的阿雷西博大射電望遠鏡、棕玻璃天線和射電望遠鏡陣列。
棕玻璃天線和射電望遠鏡陣列是美國宇航局空間跟蹤網(wǎng)絡的70米拋物面衛(wèi)星天線。它們發(fā)射x波段垂直圓極化雷達信號，頻率8.51ghz，功率460kw。國家天文臺26臺射電望遠鏡的天線接收到反射的雷達波，然后對反射信號進行校準、處理和濾波。
阿雷西博射電望遠鏡可向美國國家無線電天文臺發(fā)送S波段（頻率2.4GHz，功率240kw）垂直圓極化雷達波雷達回波?；芈暤竭_國家無線電天文臺后，工作人員將對其進行處理和過濾，然后繪制水星表面的雷達波反射率圖。這張地圖的精度可達15公里。
通過長期的研究和測繪，科學家發(fā)現(xiàn)在水星的極地地區(qū)，雷達波的反射率相對較高。約有20個不規(guī)則雷達高反射區(qū)，這些區(qū)的去極化特性也很明顯。所以在雷達圖像中，水星的北極區(qū)域更加明亮。
除極主要是由雨、冰晶和多徑效應引起的。水星沒有大氣，沒有云，怎么會產(chǎn)生雨雪等自然現(xiàn)象呢？我們能大膽猜測這是水星極區(qū)水（冰）表面反射或多次折射引起的信號衰減嗎？這是水星有水冰的證據(jù)嗎？
觀測水星兩極的有效方法是發(fā)射帶有成像設備和光譜分析設備的空間探測器，此外還可以通過雷達波進行遙感探測。
但正如觀察水星很困難一樣，向繞太陽飛行的行星發(fā)射探測器也不容易。水星與太陽的平均距離只有5790萬公里，太陽引力的影響尤為強烈。水星繞太陽的平均速度達到48公里/秒，而地球的公轉(zhuǎn)速度只有29.79公里/秒。
盡管美國“水手10號”探測器已經(jīng)近距離觀測了三次水星，但拍攝的照片都是在同一個暴露在陽光下的半球上。水冰的關鍵區(qū)域，即極地隕石坑內(nèi)的陰影區(qū)域，預計太深和太暗，無法拍攝到好的照片。至于里面是否有水冰，也不得而知。
隨著信使號水星探測器的發(fā)射，人們希望它能發(fā)回更多的圖像和信息，幫助我們進一步揭開水星的秘密
