首页 > 探索

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

时间:2024-07-25来源:网络作者:小白

#长文创作激励计划#

刚刚过去的7月22日今年观测水星的好日子。

晴朗的傍晚,在西北偏北的低空区域,就能找到水星。

虽然此次的观测时机已经过去,但天文学家介绍,今年下半年还有几次观测的机会。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

望远镜下的水星

水星和太阳是最近的邻居,大部分都被太阳的光芒所遮蔽,所以在肉眼可见的金木水火土五颗行星中,观测水星有特定的日期。

此外,水星表面炽热的温度也让人不寒而栗。

然而近年来随着对水星的观测研究,科学家相信在水星上居然存在数万亿吨的水冰

这背后的原因究竟是怎么回事呢?

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

水星与月亮同框

它或许该叫黑星

我国古代有五行说,五行又跟太阳系内的五颗行星对应了起来。

古代的人们还不知道太阳是恒星,因此五颗行星的命名,是根据其自身在天空的运行方位来定的。

现代科学家已经知道,水星距离太阳最近,导致其不容易观测。

而在古代,人们根据规律只知道水星要在凌晨或者黄昏的时候才能看到。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

傍晚时分的水星

两个时间段内,每次水星现身的时间都很短暂,只有区区几分钟,所以要想看到它,真的不是件轻松事。

这也是为什么,在天文学界会有观测水星的最佳日期。

刚刚过去的7月22日,就属于观测水星的大距。

什么是大距呢,就是水星和太阳之间的角距离达到最大位置的时候。

站在地球上看,水星会出现在凌晨和黄昏,从大距的概念又能细化为东大距和西大距。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

水星在太阳的东边为东大距,反之便是西大距。

不过在地球上看,东大距恰恰在傍晚也就是西方,而西大距则是在凌晨黎明时分是在东边。

它和太阳的角距离不超过28°,按照古代30度又叫一辰的划分,水星的另一个名字又叫辰星。

古人之所以将其称为水,一种说法是古人观察到的水星呈现出一种深灰色,这种颜色接近于黑色。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

五行颜色与方位

按照五行说,黑色属于水,所以才有了水星这个名字。

换言之,古人对星星的理解有限,叫它水星,并不像现在人们理解的那样,认为水星上有水。

无论是水星还是辰星的名称,如此命名的原因是颜色、方位和角度。

如果以颜色来命名它的话,黑星这个名称倒是更直接。

当然,如果水星叫黑星的话,按照五行说,其他金木火土四颗星,也应该用颜色来命名了。

当然这只是玩笑,五行说命名的五颗星,所用都是物质来命名的,这里面蕴含的是古代中国人的世界观和哲学观。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

值得一提的是,现代科学家通过观察了解,知道在太阳系内,除了水星之外,还有金星的公转轨道,也在地球内侧。

所以水星和金星,又被称为地内行星,两颗星都存在所谓的大距,即和太阳之间的角距离。

以上是我国古代对水星的认知,而在西方,古时候了解水星,则是从它移动的速度开始的。

又能叫快星

时间回到公元前5世纪,希腊的天文学家,也是天天的仰望星空。

虽然水星不容易被看到,但经过长期的观测,当时的希腊人还是肉眼发现了它。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

只不过相比于我国古代,早期希腊人把水星理解错了,他们认为凌晨和傍晚看到的两颗星,是两个不同的天体。

所以按照当时希腊人的理解,他们分别给水星起了两个不同的名字。

傍晚时分在西北天空的那颗星,希腊人叫它墨丘利,而凌晨时分出现的则叫阿波罗。

早期希腊人认为这是两颗星,殊不知他们只是给一颗星起了两个名字。

后来,希腊的哲学家毕达哥拉斯指出,这两颗星星实际上是同一个。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

有意思的地方不是认识错误,而是给它起的这个名字。

今天英文中水星的名称,来源于古罗马,神话中的意思是信使。

追溯到希腊神话中,墨丘利又是赫耳墨斯,神话中这是传递信的天使。

既然是传递信的天使,跑起来自然很快。

而这一点,又恰好符合水星的特征——公转很快。

古人既然了解到水星只短暂出现在凌晨或者傍晚的天空,说明水星真的跑得很快。

现代科学家已经知道,水星的公转速度比太阳系内其他行星都快,每秒运行的速度可以达到48公里。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

再加上水星距离太阳很近,所以它绕行太阳一周的时间很短,只需要88天就能完成。

从这个角度看,水星直白一点说又能叫快星了。

而且,不管是古代的我国还是西方,对水星的了解与认知,都是从基本的观测到的特点开始的。

而更为巧合的是,我国古代将其命名为水星,现代科学家则证实,水星上确实拥有大量的水冰。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

1000亿到10000亿吨的规模

因为距离太阳最近,所以人类即便拥有了太空探测技术后,首批探测的行星也不是水星。

再者,水星内部也属于岩石结构,就是说它跟地球、月亮这些行星本质上没啥区别。

距离太阳近又没有大气层,按照常规理解,水星上确实不应该存在水。

毕竟,就连月球、火星这些距离太阳较远的行星上,不是也没有水嘛,表面温度可以达到427℃的水星上,又怎么可能存留住水呢?

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

所以在相当长的一段时期,科学家都是按照这个逻辑理解水星的。

但随着对水星了解的越发深入,科学家却逐渐发现了水星有水的证据。

还在上世纪90年代,科学家利用射电望远镜向水星发射无线电波。

反射回来的情况表明,水星上存在明亮区域,这就意味着水星上可能存在水冰。

但在当时,反对这一猜测的声音还很大。

别的科学家认为,水星表面有环形山,在其表面或许存在硫磺或硅酸盐化合物,这些物质同样会产生高反射率。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

由于当时人类还没有近距离观测水星,所以反射回来的明亮区域究竟是啥物质,科学家也争论不休。

而要想真正知道结果,还得使用探测器近距离看一下才行。

2004年,美国国家航天局发射的信使号探测器,踏上了观测水星的征程。

通过后来的近距离观测,确实证实了水星上拥有水冰,而且规模还极其庞大。

很多人就要疑惑了,水星明明距离太阳那么近,而且温度高达数百摄氏度,怎么可能会有水呢?

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

可根据观测的情况看,水星上的水冰规模,至少在1000亿吨到10000亿吨之间。

这是什么概念呢?有科学家形容,如果将这些水冰全部倾倒在美国首都,可以将整个华盛顿特区,冰封在2.5英里厚的冰层下面。

而在水星上,这些水冰出现的位置,是在其两极地区。

水星的两极存在环形山,在山的内层深处,太阳光永远照射不到。

那里的温度,可以降低到零下223℃。

那么,探测器具体又是用什么方法确定的呢?

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

计算飞离水星的中子数量

高速运动的中子,如果击中了质量与之接近的氢原子,它的数量乃至运动的速度都会发生改变。

在水分子中,是含有两个氢原子的。

所以按照这个特点,水星探测器只要计算中子的数量,便能知道水星上是否存在水冰。

信使号探测器,在经过水冰丰富的地区时,中子的数量确实发生了明显改变。

值得一提的是,这个技术此前在探测火星和月球的时候,同样也运用到了。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

那么,水星上这些藏在内部的水冰,又是如何形成的呢?

科学家给出的解释是,那些水冰至少在水星上已经存在了几千万年。

起初,可能是由于彗星撞击水星后而形成的。

有科学家畅想,在水星的地下世界,应该有适宜人类生存的温度乃至物质。

毕竟在地下区域有水,而表层的土壤结构又隔绝了外部的日夜温差,使得这一区域的温度十分稳定。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

因此在未来,水星的地下,或许能成为人类理想的星际殖民地。

这种想法在普通人看来很疯狂,而科学家则在计算水星环形山地下的温度。

对水星还有哪些了解

信使号探测器,2004年发射升空,2015年完成了自己的探测使命。

在探测水星期间,它绕着水星一刻不停地运转了4000多圈,拍摄的照片超过了25万张,数据的总规模超过了10TB。

在科学家看来,几年时间探测获得的信息,比过去几个世纪人类对水星的了解还要多。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

进一步研究水星上的水冰以及冰封之下的有机物,或许可以帮助科学家解释地球上生命的起源。

因为水星距离太阳最近,在太阳系形成的过程中,应该保留了太阳系在形成过程中的历史纪录,所以它又被称之为化石行星。

如果水星上的水冰,源于早期彗星的撞击,那么地球上生命的起源,也可能是在早期由外部撞击带来的生命物质所形成的。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

结语

信使号探测器在完成自己的使命后,便以高速坠落的方式撞向了水星。

科学家计算,撞击过后,会在水星表面留下一个直径16米的大坑。

信使号探测器完成自己的使命后,另一个探测水星的计划,由欧洲航天局和日本联合推动。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

新的探测器被命名为比皮科伦坡,2017年的时候就踏上了前往水星的征途了。

按照预定的时速,该探测器要到明年即2025年才能抵达水星。

相关的探测活动,则在2025年后未来的几年里展开。

该探测器还携带了两个独立的探测设备,届时可以释放出来,分别对水星展开探测活动。

水星表面温度高达432℃,为什么还有大量水冰?规模达到万亿吨!

因此人类对水星有什么新发现,未来10年才能有更多的答案。

参考资料:

《一睹水星真容的机会来了!》 新华社 2024年7月20日

《信使号完成使命水星北极存数亿吨水冰》 人民网 2015年5月21日

宇宙中5颗奇特的系外行星,其表面的恶劣程度难以想象!

在我们的太阳系中一共有八颗行星围绕着太阳旋转,其中内侧四颗为岩石行星,外侧四颗为气态行星,不过行星并非是太阳独有,在宇宙中几乎每一颗恒星都拥有自己的行星,而这些行星被天文学家们称为系外行星。到目前为止,天文学家通过望远镜已经在宇宙中发现了超过5000多颗系外行星,而且在这数千颗系外行星中,还存在着远超出我们想象的奇特世界, 如有些行星的表面会下玻璃雨。有的会上演冰火两重天, 有的甚至还会逃离母星的控制,成为流浪行星,而今天便带你了解宇宙中奇特的5颗系外行星。1.HR 5183b行星HR 5183b行星是一颗气态巨行星,它距离我们大约为100光年,质量是木星的三倍,当时天文学家在发现它后,曾表示从未见过如此奇特的系外行星,因为它拥有奇怪的蛋形轨道,并且具有极高的偏心率,假如我们将他想象成太阳系的木星,那么其最远轨道能够达到海王星之外,可以想象到他的奇特之处。2.WASP-76bWASP-76b行星位于双鱼座方向,距离我们地球大约为630光年,他是一个绕着F型主序星运行的气态巨行星,其质量大约是木星的0.92倍,半径为木星的1.83倍,而它之所以独特是因为在它的表面会下铁雨,由于距离母恒星非常近,已经被潮汐锁定,因此它的一面总是朝向恒星,其白天温度高达2500C,以至于该行星上的铁元素都熔化成了气体。这些铁蒸气被强风吹到较冷的区域,并凝结成液滴形成铁雨。3.HD189733bHD189733b是一颗距离地球约63光年的系气态巨行星,质量比木星还要大13%,在2008年,天文学家通过偏振测量法测定,发现HD189733b的蓝色波段反照率高于红色,这意味着他看起来是一个美丽的蓝色星球。不过HD189733b虽然呈现出蓝色但并不是海洋,因为HD189733b表面温度极高,天文学家经过进一步分析发现,在它的大气层中富含硅酸盐,而这些硅酸盐在高温下熔化,然后形成了玻璃雨。这些玻璃雨在风速高达9000公里/小时的超音速风中呈弧形落下。4.开普勒10b开普勒-10b是开普勒望远镜发现被确认的第一颗岩质系外行星,距离地球大约为564光年,质量是地球的3.2倍左右,假如你能够置身于该行星表面会发现他这里如同地狱一般,由于距离主恒星非常之近,只有太阳至水星距离的20分之一,因此表面温度高达1300C,而在如此高温下,开普勒-10b上的铁和硅酸盐都成了熔岩状态,从而形成巨大的熔岩海洋。同时在强风的携带中,还会下熔岩金属雨5.流浪行星我们知道几乎每个行星都是围绕其母恒星运行,但在宇宙中也有特例。有些行星可能由于某种原因会逃离母恒星的引力控制,独自在寒冷的黑暗空间中徘徊。而这些行星被称为流浪行星,比如CFBDSIR2149便是一颗被恒星抛出的流浪行星。它的体积是木星的7倍,表面温度约为400摄氏度,是一颗只有5000万至1.2亿年历史的年轻行星,不过他是何种原因被抛出原来的行星系统,我们还不得而知!以上便是5个奇特的系外行星,看完不禁令人惊叹宇宙的奇妙和多样性。那么你觉得以上哪个最奇特呢,欢迎在下方评论留言!

科学发现:12.5光年外有一颗最近似地球的行星,或有外星人存在?

一百年来,科学家们采用越来越先进的仪器设备搜寻外星人,这些设备包括但不限于陆地和太空的各种类型天文望远镜、无人探测器等等,从近及远,希望在茫茫宇宙中找到知音。但一直都在失望中,太阳系没发现,远离太阳系亿万光年的深空也没发现。这至少说明了两个问题,一是就是在宇宙中生命和文明太稀有,知音难觅;二是人类的科技和探测水平还处于很低层次,无法发现即便近在咫尺的外星生命和文明。随着各种地面天文望远镜、太空望远镜的不断提升,科学家们的目光从太阳系内逐步转向太阳系外,寻找可能存在生命的行星。1992年美国阿雷西博天文台发现了第一颗太阳系外行星,迄今已经有5000多颗太阳系外行星被发现。科学家们按照地球生命孕育和存在条件来寻找地外星球的生命之源,即寻找所谓的宜居星球。地球是一颗具有岩石外壳的行星,这样才能够适宜生命在表面活动;其次地球存在液态水,海洋才是地球生命的摇篮。而适宜温度,是液态水存在的前提条件,目前地球平均气温约为15℃。科学家们认定这是目前认知生命存在的两个硬条件,系外行星如果具备这两个条件,就属于宜居星球。行星本身不发光发热,主要依靠恒星的辐射能量才能保持温度,这样宜居星球就至少要与主恒星保持一定距离,远了不行,近了也不不行;宜居星球还不能像太阳系木星、土星、天王星、海王星那样的气态行星,而是像地球、火星这样的岩石行星。符合这两个条件的行星极少,在已经找到的5000多颗太阳系外行星中,类地行星大约只有几百颗,宜居带行星只有几十颗。当然,除了以上最重要的两项条件,要让生命孕育和存活还有许多严苛的要求,这样科学家们弄了个地球相似度指数,英文为Earth Similarity Index,简称为ESI,就是根据行星半径、密度、质量、逃逸速度、表面温度、处在宜居带的位置等,通过公式量化打分,取值0~1之间,0代表完全不同,1代表完全相同。一般认为0.5分以下的行星是不适宜生命存在的,相似度越高,孕育和存在生命的可能性就越高。在我们太阳系,除了地球,还有三颗类地行星,它们的ESI值分别为:水星0.6,金星0.44,火星0.7。金星是距离地球最近的行星,且质量和地球差不多,又距离太阳系宜居带最近,为啥ESI反而只有0.44呢?这就是因为那里的大气和表面状态十分恶劣,被称为太阳系的地狱行星。而火星ESI值为0.7,是太阳系与地球相似度最大的行星,这也是科学家们正在努力奔赴火星,企图开发火星的原因。而太阳系外一些经过科学家们精挑细选出来的行星,却有不少高于火星ESI值的星球,如格利泽-832 c为0.81,开普勒-442 b为0.83,开普勒-62 e为0.83,格利泽-667 Cc为0.84,开普勒-438 b为0.88等。距离我们最近的恒星比邻星也有两颗行星,其中比邻星b的ESI值也高达0.86。而我们今天重点要说的这颗蒂加登星b星,ESI值竟高达0.95!这是迄今为止,科学家们在太阳系外发现与地球最接近的行星,说它是地球的表兄弟甚至亲兄弟都不为过,那么那里会存在蒂加登星人吗?现在开始说重点:蒂加登星b是一颗怎样的星球?2003年,科学家在白羊座发现一颗暗弱的恒星,被称为SO J025300.5+165258,距离我们12.5光年。这项发现是NASA一个研究小组在搜寻之前的小行星数据资料中意外找到的,由此就以这个研究小组组长、NASA天体物理学家博纳尔·蒂加登的名字命名,被称为蒂加登星。为了方便读者理解,这里简要说一下系外行星的命名规则。一般来说就是在发现的恒星后面加上小写字母a以后的英文字母,a一般用于恒星,不用于行星。因此某恒星系统第一颗被发现的行星就被称为某恒星b,其次就类推为c、d、e、f、g…等等。蒂加登星现在发现了两颗行星,被分别命名为蒂加登星b和蒂加登星c,我们要说的ESI值达到9.5的行星就是蒂加登星b。为什么其与地球相似度这么高呢?首先,其公转轨道处于蒂加登星的宜居带,因此其表面温度适宜,这样,这颗星表面就很可能存在着液态水;其次,这颗星是一颗类地行星,其大小约地球的1.05倍,也就是个头质量与地球差不多,生命承受的重力也与地球相当。这是宜居星球最重要的两项指标,蒂加登星b都符合,通过计算其ESI值达到惊人的9.5。但因此就认为那上面一定会有我们的知音,就有些过于乐观了。实际上,蒂加登星b还有许多与我们地球不一样的条件,有些甚至令人细思极恐。蒂加登星b的主恒星蒂加登星是距离太阳最近的恒星之一,排在第24位。但这颗恒星很小,是一颗红矮星,质量只约太阳的8.9%,表面温度只有约2600度,不到太阳的一半,光度只有太阳的约十一万分之一,视星等为15.4等,距离人类肉眼能看到的6等星亮度差了5757倍,因此很晚才被发现。由于恒星很小,亮度热度较低,其行星为了获得可保存液态水的温度就必须距离恒星较近,因此在所谓宜居带的蒂加登星b距离蒂加登星就只有约0.025天文单位,约375万公里,也就是约为地球与太阳距离的0.025倍,约水星与太阳距离的十六分之一。根据蒂加登星的亮度和温度,在这样一个距离相当在我们太阳系的地球和金星轨道之间,正好是在宜居带,让蒂加登星b的表面气温能够保持在0摄氏度以上,理论上应该比地球更热一些,具备存在液态水的条件。但这种距离不可避免可能会发生两个事件:其一,蒂加登星强大的引力潮汐力很可能早就将蒂加登星b潮汐锁定了,就像月球被地球潮汐锁定一样,永远一面朝着主星;其二,强大的恒星风让蒂加登星b的大气很难保留。这样,蒂加登星b会成为一个冰火两重天的世界,朝着主恒星的一面处于永远的白天炽热状态,水被蒸发殆尽,而背着主恒星的一面则永远处于黑暗的冰封酷寒中,连大气都被冻结。而且,许多红矮星都是耀星,所谓耀星就是恒星上每天会出现几次超级耀斑爆发,紫外辐射会瞬间增强几百乃至上万倍,在耀斑爆发的几分钟内,恒星都会由红色变成蓝色,这种强烈的紫外辐射会杀死行星上一切生命,同时吹跑行星大气。大气和地磁是地球生命保护的双重铠甲,蒂加登星b没有了大气和地磁保护,将受到来自蒂加登星的强烈辐射,生命很难存活。而且,这样近的距离让绕蒂加登星公转一圈只需约117个小时,每秒线速度约56公里。也就是如果那里真的有蒂加登星人,他们约4.9个地球日就过了一年。当然,由于已经被潮汐锁定,就没有了一年四季,倒也感觉不到一年的寒暑变化。那么,蒂加登星b在这样的环境下会有生命存在吗?现在还是个未知数,也只能是个未知数。因为人类现在的观测水平还很弱,无法看清那里的一切,甚至根本看不到蒂加登星b的存在,只是通过大型天文望远镜分析恒星的光变和引力摄动,来估计那里的情况。如果要证实那里到底有没有蒂加登星人,最好的办法就是到那附近去看一看。可惜,现在人类的航天速度还处于蜗牛时代,虽然无人探测器通过行星引力弹弓效应已经达到了秒速200公里,但载人航天的速度还只能勉强达到第二宇宙速度,也就是每秒11.2公里。如果要飞出太阳系,至少要达到第三宇宙速度,即每秒16.7公里。如果载人航天在短期内达到第三宇宙速度,按每秒17公里的速度飞到蒂加登星去,一切都顺利的话,旅途也要22万年;即便无人探测器200公里秒速,飞往蒂加登星也需要18700多年。因此,要去蒂加登星看一看的愿望,在今天还只能是个不切实际的梦。这样,那里有没有蒂加登星人,就无法定论了。不过科学家通过分析,认为那里的生命存在条件并没有上述说的那么悲观,主要原因如下:1、蒂加登星的年龄至少已经有80亿岁了,这样比太阳就大了约35亿岁,作为红矮星年轻气盛的耀星时期已经过去了,恒星运行已经平稳多了,因此对蒂加登星b就友好多了,不至于有那么恶劣的辐射环境。2、即便蒂加登星的大气被吹跑了,又没有地磁保护,但只要有海洋存在,同样可以孕育和生存生命,因为海洋可以隔离和吸收辐射,生命可以生存在深水里。3、即便被潮汐锁定,一面固定对着恒星,另一面永远得不到光照,但如果有空气流动的话,依然能够传递热量,让背面也能感受到温暖;而且,在晨昏带,就是白天与黑夜的交界处,还有一圈恒温带,完全适宜生命存在。4、相对太阳这样的黄矮星,红矮星寿命超长,因此具有让生命稳定生存很长的时期,这个时间长达几百上千亿年,蒂加登星寿命可达万亿年。而太阳寿命只有100亿岁,而且让地球生命宜居的时间只有10~15亿年。5、现在的蒂加登星b比地球年龄大了35亿岁,如果蒂加登星人像人类一样的时间出现,现在文明已经有35亿年了,那是何等先进的文明啊。所以,科学家们还是看好那里的生命,更期盼着那里出现文明。如果那里真的存在高级别文明,我们去不了,说不定哪天蒂加登星人就来到我们面前呢。
标签:宇宙解密
>推荐阅读 >特别推荐 >火热推荐