详解水星:不断缩小的行星,太阳系最小也最神秘的行星

朝宗惊鸣 2024-02-18 23:22:42

随着冥王星降低成了矮行星之后,水星就变成了太阳系八大行星中最小的行星。小到什么程度呢?它的直径只有4880公里,这个长度还没有中国东西方向的跨度长,比木卫三和土卫六两个卫星都要小,只比月球大一些。

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不过虽然大小不如木卫三和土卫六,但是水星的质量比它们俩加起来还要重,因为水星的密度很大,为5.4克每立方厘米,是太阳系中密度第二大的行星,仅次于地球。相比之下,木卫三的密度只有1.9克每立方厘米,土卫六的密度只有1.88克每立方厘米。这也充分说明了受死的骆驼比马大,虽然我是太阳系最小的行星,但质量也不是你卫星能比的。而且我说的这个缩小,是水星真的经历过的阶段,所以它才会这么小。具体是因为什么缩小,我们一会再说。

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水星的结构

与地球一样,水星也属于类地行星,主要有三层结构:核心、地幔和地壳。只是水星的地壳并没有板块结构,像地球的板块运动,可以产生地震、火山爆发、形成山脉等等。这种板块运动是地球独有的特征,那么相比之下呢,水星的地质活动就非常不明显了,或者说它已经没有地质活动了。但是它的铁核特别大,直径大约在3600公里到3700公里之间,占它整个行星直径的75%。相比之下,地球的铁核就小很多,地球内核的直径大约是2400公里,占地球直径的19%左右。这就远低于水星的比例了。

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水星与太阳

水星到太阳的平均距离是5800万公里,是离太阳最近的行星。也正是因为离太阳太近了,导致水星几乎没有大气层。而且它的质量和体积相对于其他行星来说也比较小,质量小引力就小,引力小就没办法维持稳定的大气层。还有我们刚刚说的,它近几亿年来几乎没有什么地质活动,没有火山喷发给它补充大气,所以它的大气很快就被太阳辐射和太阳风吹到外太空了。它只有一个薄薄的外气层,相当于地球大气层的最外层,里面的成分啊,主要是氢、氦、氧、钠、钙、钾和一些其他元素。虽然它也有磁场,但是磁场太弱了,磁场强度只有地球的1%,没有办法像地球磁场一样提供保护。以上这些原因呢,也让水星变成了一个环境非常极端的行星。它的昼夜温差极大,白天的温度可以高达430摄氏度,到了晚上呢,会降到零下180摄氏度。这个温差比月球还要高很多。

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水星上的“一天”等于两年--神奇的自转轨道共振

水星这个名字来源于罗马神话中的敏捷之神墨丘利,因为水星是太阳系中公转速度最快的行星。根据开普勒第三定律,离太阳越近的行星,它的公转周期就越短,公转速度也就越快。它绕太阳一圈只需要88天,地球是365天,离太阳最远的海王星的公转周期是165年。

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虽然它的公转周期很短,但是它的自转周期很长,大约59天才能自转一圈。它的自转周期和公转周期之间存在一个比例,大约是3:2,就是说59乘以3,大约等于88乘以2,就差了一天。也就是水星绕太阳转两圈的时间里,也正好自转了三次。这个比例导致了一个非常罕见的现象,叫做自转轨道共振。就是说在水星表面看的话,从一个日出到下一个日出,大约需要两个水星年的时间。因为水星的自转方向和它绕太阳公转的方向是一致的,并且自转速度相对较慢,所以我们在水星上,要经过两个水星年的时间,才能从一个日出看到下一个日出。所以才有了水星的一天等于两年的说法。

水星的自转轴几乎没有倾斜角

水星自转轴的倾斜角度是太阳系所有行星中最小的,约为0.034度,你也可以说它是零度,几乎跟它的轨道平面垂直了。这也是水星没有季节变化的原因。地球之所以有四季呢,很大一部分原因是因为当初忒伊亚撞出了一个23.5度的倾斜角。据说一个完美的行星应该是自转轴没有倾斜,也没有季节的。这么看的话,水星就趋近于完美了。这么完美的行星,一定得是非常完美的生物,才有资格生活在上面。那么回过头来再想,人类会不会本身就是失败品,然后被放在地球上了呢?

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人类到访过水星的探测器

大家别看我刚刚说了很多水星的信息,但水星仍然是太阳系中人类了解最少的一颗行星之一,因为它离太阳实在是太近了,探测器必须要克服太阳强大的引力,还要能扛得住高强度的太阳辐射,这是非常困难的。到目前为止,人类只有两艘航天器到访过水星,分别是水手十号和信使号。我们如今所知道的大部分水星信息,都是这两艘航天器带来的。

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首先,人类第一个到访水星的探测器是水手十号,这个探测器是NASA在1973年10月3日发射的。它也是第一个飞越多个行星的探测器,因为它的任务不仅是探测水星,还要去探测金星。水星表面的第一批图片,就是水手十号拍摄的。人们第一次知道,原来水星的表面跟月球差不多,也是坑坑洼洼的。它一共拍摄了2700多张照片,而且它还发现了水星的磁场和巨大的内核。它的工作呢,一直持续到1975年3月,燃料耗尽之后,地球就再也联系不上它了。据推测,它现在还在绕着太阳运行,只是上面的电子设备可能已经被太阳风破坏了。继水手十号之后,第二艘到访水星的探测器是信使号,是NASA在2004年8月3日发射的,也是第一艘专门绕水星轨道运行的探测器。它绕水星运行了四年多,绘制了整个水星的地图,确定了水星早期存在火山活动,还在水星的北极发现了冰。最终在2015年4月30号任务结束之后呢,由于燃料耗尽,它按计划坠落在水星表面。

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除了这两艘探测器以外,在2018年10月20日,欧洲航天局和日本航天局联合发射了一个水星探测器,叫贝皮哥伦布号。不过这个探测器目前还没有到水星,还在路上,预计在2025年到达水星轨道。要走七年的路,相当漫长了。由此可见,人类往水星发射探测器真的是比其他行星要困难的。我们之前说的JUICE去木星需要八年,但是大家知道,木星离地球要比水星远得多。距离相差如此多的情况下,需要的时间居然差不多,水星探测的难度可想而知。

水星表面--神秘的“水星蜘蛛”

水星的表面跟月球很像,到处都是陨石坑。其中最著名的陨石坑叫卡洛里盆地,也有叫卡路里盆地的。这个陨石坑是人类研究水星乃至整个太阳系早期历史的一个重要地点。它大约形成于39亿年前,直径超过1500公里,是水星上最大的一个陨石坑。这张照片的颜色并不是水星实际表面的颜色,只是为了表示不同的地质特征,做了颜色处理。像周围蓝色的这一圈,都是山脉,高度大约都在2000米左右,比珠穆朗玛峰要矮很多。

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中间的有一个非常特殊的地形,这块大约800米高的高地周围有上百条向外辐射的裂纹,这样看上去就像一只张牙舞爪的蜘蛛,所以它也叫做水星蜘蛛。在这之前,人们从来没见过太阳系哪个行星上有这种地形。

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科学家认为,卡洛里盆地应该是小行星撞击形成的。那按理说,盆地里面应该是一马平川的才对,或者是凹进去的。但是它这里突出了一座山,跟正常我们看到的陨石坑不太一样。

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有科学家认为,它就是一座火山残垣。还有些科学家认为,它是后期撞击形成的。大家可以想象一下,车的挡风玻璃被石头打碎之后,形成的图案跟这个差不多。至于这些裂纹,其实就是水星上比较常见的山脊。水星表面有很多这种峡谷和裂缝,其中最大的一个峡谷是在2016年发现的。它在水星的南半球,这个峡谷总长大约1000公里,宽400公里,深三公里,比我们之前说的火星的水手峡谷略小一些。火星的水手峡谷目前还是太阳系最大的峡谷,不过它要比北美洲的科罗拉多大峡谷更大,比东非大裂谷更宽更深。

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水星凹洞

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这张图片是信使号拍摄的水星表面图像,大家可以看到有很多个凹洞。这种凹洞在水星上有数千个,坑坑洼洼,凹凸不平。跟陨石坑不同,这些凹洞都很亮,而且比陨石坑要小很多,大小从18米到1600米不等,最深可达37米。而且也比陨石坑要年轻很多,平均只有约10万年的历史,可能至今仍然在演变。但是陨石坑的年龄基本都是上亿年,甚至有些陨石坑在水星形成之初,它就存在了。不过至今没有人知道这些凹洞是怎么形成的,因为水星几乎没有大气层,风吹不到,雨淋不到,所以这些凹洞应该不是风雨侵蚀而成的。

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据推测,可能跟水星表面的冰或者其他易挥发物质有关。这些易挥发物质呢,在太阳辐射下会迅速升华,导致表面物质迅速消失,形成凹洞。综上所述,无论是水星的山脊,还是这些峡谷和裂缝,都在说明一件事,就是水星正在缩小。根据目前的研究发现,自水星形成以来,它的半径已经缩小了14公里到20公里。主要是因为它内部的热量一直在散失,核心逐渐冷却并收缩。这种收缩对水星表面产生了很大压力,地壳在这种压力下呢,就会出现褶皱和断裂。大家可以想象一下,苹果在老化的过程中,随着水分的流失,也会出现褶皱。只不过苹果是因为变干而缩小,水星是因为核心冷却而缩小的。

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感谢地球位于宜居带内

根据行星迁移理论,太阳系行星目前所在的位置,并不是它们形成时的原始位置。水星最初,可能是在金星和地球之间,并且靠近地球。如果真是这样,那水星跟太阳之间的距离就很舒服了,不远不近的,也就是我们说的适居带。那它的命运也会完全不同,可能它就不会经历如此极端的温度变化了,也可能会拥有更厚的大气层,甚至是液态水和生命。但这也都只是现代人的猜想,如今的事实,它就是一颗被烤干了的行星。

不过无论水星有多么荒凉,它都是我们宇宙探索的重要一环。人们对水星的了解还是太少了,还有很多秘密等着人类去探索。每一次新的发现,都可能改变我们对太阳系乃至整个宇宙的认知。所以让我们继续探索,继续好奇。

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评论列表
  • 2024-05-09 05:37

    内核比地球大,听说水星在形成之初被砸碎了,失去了地壳和大部分地幔,被推向了太阳系中心,这才有了后来的地球,而不是向其他星系一样,一个恒星系统内有超级地球,也就是体积质量都比地球大很多的类地行星,而非木星土星这样的气态行星。

  • 2024-04-23 09:07

    水星不是中文名?怎么和罗马神话扯上了?

    刹那⊙永恒 回复:
    翻译文
  • 水星,太阳最晚分离出的行星,由气态超导体H3向多原子转化

朝宗惊鸣

简介:热爱体育,探索未知宇宙