很難相信水星上有冰，但在400攝氏度的水星上，卻竟然有冰存在！

2020-10-18 博科園

文章來自：（www.bokeyuan.net）

很難相信水星上有冰，水星白天溫度達到400攝氏度。現在，一項研究表明，距離太陽最近行星火星上的大量熱量可能有助於形成一些冰。目前科學共識認為，與地球一樣，小行星輸送了水星上的大部分水。但喬治亞理工學院的研究人員表示，極端的白天高溫可能與極地隕石坑角落裡零下200攝氏度的寒冷結合在一起，這些隕石坑永遠看不到陽光，充當了一個巨大的製冰化學實驗室。

化學成分並不太複雜，但這項新研究以水星上複雜的條件為模型，包括太陽風向水星投擲帶電粒子，其中許多粒子是這種化學的關鍵質子。該模型提供了一條可行的路徑，使水在一個充滿所有必要成分的星球上以冰的形式產生和聚集。研究的第一作者、喬治亞理工學院化學和生物化學學院的研究員布蘭特·瓊斯(Brant Jones)說：這並不是什麼奇怪離譜的想法。

熱而簡單的化學

自20世紀60年代末以來，人們在研究中已經觀察到了幾十次基本的化學機制。但這是在定義明確的表面上進行，將這種化學物質應用於像行星上這樣的複雜表面是一項開創性研究。水星表面土壤中的礦物質含有羥基(OH)，主要由質子產生，在模型中，極高的熱量有助於釋放羥基，然後激發它們相互碰撞，產生水分子和氫氣，這些分子和氫氣從表面升起，在行星周圍漂移。

一些水分子被陽光分解，或者升到離水星表面很遠的地方，但另一些分子降落在水星兩極附近，形成永久的隕石坑陰影，保護冰不受太陽的照射。水星沒有大氣層，因此沒有空氣會傳導熱量，所以分子成為永久冰川冰的一部分，隱藏在陰影中。研究的首席研究員、喬治亞理工學院化學和生物化學學院教授託馬斯·奧蘭多(Thomas Orlando)說：這有點像歌曲Hotel California。

水分子可以進入陰影，但卻永遠離不開了，假設在大約300萬年的時間裡，冰的總量是10^13千克，這一過程很容易佔到水星總冰量的10%。其研究成果現在將發表在《天體物理學》期刊上，這項研究由美國宇航局太陽系探索研究虛擬研究所(SSERVI)計劃和NASA行星大氣計劃資助。美國國家航空航天局(NASA)的信使號探測器開始繞水星運行，並確認了兩極附近冰川的典型信號。

探測器確認水星冰

信使號（水星表面、空間環境、地球化學和測距）太空飛行器發回的圖像和數據證實了幾年前由地面雷達捕捉到的冰特徵。冰層很暗，潛伏在水星極地隕石坑的永久陰影中，水星上布滿了隕石和小行星的傷疤，很像地球的衛星月球。事實上，這兩個天體之間有相似之處，包括：水星和月球的大小，已經促使了許多比較，包括兩個天體上都有水冰的可能性。

  • （上圖所示）美國宇航局「信使號」探測器的數據和圖像，儘管水星白天很熱，但兩極有永久性的冰，圖片：NASA / MESSENGER

人類在月球上發現了可能有冰的微弱跡象，但幾乎絕對肯定地在水星上發現了冰，而且相對豐富。這引發了一些令人費解的問題：如果小行星、彗星和隕石攜帶水撞擊水星和月球，那麼冰層存在的差異是什麼原因呢？水星是否接收了一些在月球上「不起作用」的水？在研究模型中，水星上的過程不會像在月球上那樣富有成效，首先，沒有足夠的熱量來顯著激活化學作用。

在另一個單獨的項目中，奧蘭多實驗室正在設計一個基於相同化學物質的系統，以便在月球上為未來的太空人站在那裡創造水。在水星上，來自太陽風的質子比在地球上要豐富得多，在地球上，強大的磁場將太陽風粒子(包括質子)鞭打回太空。而水星磁場只有地球約1%的強度，它將質子向下旋轉到表面。這些就像巨大的磁龍捲風，隨著時間的推移，它們會在水星的大部分表面造成巨大質子遷移。

將質子植入水星上大約10納米深的土壤中，在礦物中形成羥基(OH)，這些羥基擴散到表面，在那裡熱量完成其餘的工作。水星上大量水是由撞擊的小行星輸送來的，但也有一個問題，那就是充滿水的小行星是從哪裡獲得這些水的？這樣的過程可能有助於形成這種水。彗星或小行星實際上不需要攜帶水，因為單獨與行星或月球的碰撞也可以製造水，水星和月球經常受到小型流星體的撞擊，所以這種情況一直都在發生。

博科園｜研究/來自：喬治亞理工學院

參考期刊《天體物理學》

博科園｜科學、科技、科研、科普

關注【博科園】看更多大美宇宙科學

相關焦點

  • NASA探測發現水星400攝氏度表面陰暗處存在水冰
    編譯：美國宇航局「信使」號水星探測器的觀測數據顯示，水星極地地區的永久陰暗區隕坑深處可能存在水冰。水星是太陽系內最靠近太陽的行星，表面溫度超過400攝氏度，但科學家一直懷疑觀測中發現的明亮沉積物可能就是水冰。藉助「信使」號的觀測數據，他們的這一假設更加令人信服。　　根據「信使」號探測器傳回的圖像，這些亮點形沉積物處在水星陰暗區的隕坑深處，由於沒有陽光射入，它們很可能就是水冰。
  • 水星上溫度最高達到400度!上面的冰是怎麼形成的?
    說起來令人難以置信，我們知道水星距離太陽最近，因此，水星上的溫度之高自然不難想像，但是有研究表明水星上是存在冰的！這難免受到質疑：水星圍繞太陽的近距離軌道能幫助行星形成冰嗎？換句話說，水星灼熱的溫度怎麼可能導致結冰呢？
  • 新發現：水星地表溫度高達400攝氏度，竟然還有冰層存在
    說到水星大家可能都不陌生，但是是說到它的溫度，大家可能就不知道了。作為離太陽最近的行星——水星，它的溫度高得難以讓人想像，其表面溫度可以達到400多攝氏度。並且在這溫度高達400多攝氏度的星球上竟然存在冰層！這就令人很費解了，這麼高的溫度，怎麼可能存在冰層呢？那麼這些冰層又是來自哪裡呢？
  • NASA表示:水星上90%的冰是由太空巖石帶來的
    美國國家航空航天局(NASA)太空探測器的數據顯示，小行星並不是造成水星兩極大部分冰層形成的唯一原因。 水星，太陽系最深處的行星，以其灼熱的表面溫度能達到750華氏度(400攝氏度)而聞名。現在，喬治亞理工學院公布了一項令人震驚的新解釋，解釋了在這顆小行星上形成冰的原因。
  • 水星上有水嗎?科學家解開水星水冰形成謎團,且含量比月球還高!
    我國古代人早就發現了天上有五個行星，肉眼可見那種，加上古代講究陰陽五行之說，於是就以金、木、水、火、土命名而已（可能很多人都聽說過『九星連珠』的故事）。而水星（Mercury）英文名字有『水銀』的意思，但水星和水銀無關，「Mercury」這個名字主要是指希臘神話中的赫爾墨斯，速度超快的一個信使。水星在古代也被稱為「辰星」，離太陽最近。
  • 水星灼熱的表面也許可以形成冰
    簡介：水星雖然離太陽很近，溫度也很高，但其上依然有冰！水星軌道接近太陽，從另一方面講這是否有助於其表面形成冰？這聽上去很矛盾，但確實有可能！科學家分析了水星表面化學物質，發現即便高溫依然可以生成冰。白天，儘管水星溫度飆升至750華氏度(400攝氏度)，遠離陽光照射的環形山表面溫度約為零下330華氏度(零下200 ℃)， 其內可能有冰的存在。
  • NASA:水星或含有水冰,沒想到你是這樣的水星
    太陽系在此之前，我們發現了很多星球上都有水資源存在的跡象，比如，月球南極可能含有大量的水冰，所以未來探測月球的重點就在月球南極。在火星上，也有發現水存在的跡象。水星在這項科學報告中，還指出了水星可能存在水冰。對於這一點，似乎有點顛覆我們的認知。由於水星是太陽系八大行星中離太陽最近的一顆，接收太陽能也是非常多，所以表面溫度非常高，白天可達400℃以上。
  • 水星有氧有冰有磁場，能否成為未來太空移民目的地？
    導語：水星上有冰，有巨大的鐵質金屬內核，還有豐富的硫酸鹽，雖然稀薄但是有氧氣存在的大氣層，甚至還有磁場。所以，水星能否成為人類移民太空的落腳地？在太陽系八大行星中，水星是距離太陽最近的行星。但是，它卻不是溫度最高的。金星常年氣溫高達500度，而水星的氣溫則在零下173度至427度之間變化。因此，水星是太陽系中溫差最大的行星。
  • 高溫竟然使水星結冰？
    你相信靠太陽最近的水星反而會有助於水星表面結冰？我們知道水星軌道最靠近太陽，在水星上的白天溫度能達到430度，都快接近部分低熔點的金屬融化溫度了，不過卻在水星上的環形山陰影內，卻常年保持在-200攝氏度左右，一直有冰存在。
  • 400度的水星，連水都沒有，為什麼會有冰？科學家這麼解釋
    我們知道在400℃這樣高的溫度，錫、鉛這樣的金屬都會熔化，水也早已經變成了水蒸氣。另外由於水星的體積很小，它產生的萬有引力並不足以把水蒸氣「鎖住」，所以水星上並沒有水的存在，而令人震驚的是，這樣一個連水都沒有的星球上卻有多處冰山存在。1991年8月，美國的天文學家用帶有27個雷達天線的巨型天文望遠鏡在新墨西哥州對水星進行了觀測。沒錯，他們看到了冰！
  • 金星早就被太陽烤乾了，水星離太陽更近，為何會有1000億噸的冰？
    而水星是沒有大氣層的，因此在水星上只有被太陽直接照射的地方才有高溫，而其它的區域溫度則會很低，事實上也確實是這樣，觀測數據顯示，水星向陽面的表面溫度最高可以達到驚人的520攝氏度，而背陽面的溫度卻可以低至零下180攝氏度。那這是否意味著水星的背向陽就可以存在大量的冰呢？
  • 熱會使冰融化,但來自太陽的熱量卻在水星製造冰塊,這是怎麼回事
    一般來說，我們認為水星離太陽是如此的近，它接收到的強烈的太陽光使它的表面溫度是如此高，以至於在水星上面不可能有水冰的存在。但是現在的一項研究表明，水星上存在水冰且其含量超乎我們的想像。雖然灼熱的水星可能不是你想到的第一個尋找冰的地方，但2012年的信使號飛船任務證實，最接近太陽的行星水星確實在兩極附近的永久陰影環形山中有水冰。現在一項關於水星冰的新研究提供了更多關於冰是如何形成的反直覺的細節。科學家說，高溫可能有助於冰的形成。
  • 即使是離太陽最近的行星,熾熱的水星也會產生冰
    水星的名聲很大程度上取決於它所在的位置——比太陽系中任何其他行星都更靠近太陽。這種距離意味著水星會變熱，真的很熱。 水星白天的溫度可以達到炙熱的430攝氏度(800華氏度)，但晚上也會驟降至-180攝氏度(-290華氏度
  • 水星 -- 在那些太陽永遠照不到的地方,存在水冰.
    Valum Votan 與 Red Queen與大家行走預言棋盤 (圖片來自網絡）BBC紀錄片《行星》中，NASA的水星探測器「信使號」證實，水星表面存在著水冰和有機物，在水星北極一些環形山的坑底，在那些太陽永遠照不到的地方，存在水冰。
  • 金星因為離太陽近，「水」早已經被烤乾，為何水星卻還存在大量冰
    比如地球因為處在太陽系內的宜居帶上，氣候舒適，才變成了宇宙中的綠色生態星球，若地球距離太陽再近一點或再遠一點，或都不可能孕育生命。由於人類對生命的形成依舊充滿疑問，故而初步認知，只能將地球生態環境當作生命的條件。
  • 為什麼水星上會有水的存在？它離太陽那麼近，是如何實現的？
    太陽系有八大行星，其中有四顆是類地行星，四顆是氣態行星。而這四顆類地行星都是靠近太陽的行星，其中處在宜居帶的有三顆，分別是金星，地球和火星。而水星則是處於宜居帶外，也是離地球最近的行星。相信很多朋友都明白，離太陽越近，這顆星球表面的溫度應該也越高，事實也的確如此，水星表面的溫度最高可達到427攝氏度，這樣的溫度絲毫不亞於金星。
  • 水星上到底有沒有水呢
    大家好，歡迎收看我的百家號小車看科技，今天小編要給大家介紹的是水星上到底有沒有水呢名不副實的水星水星的自轉方向與公轉方向相同,因此,水星上的一晝夜比水星自轉一周的時間要長得多。據計算,水星上的一晝夜為176天,白天和黑夜各為88天左右。如同地球一樣,以水星公轉一周為水星上的「一年」,以水星上的一晝夜為水星上的一天」,那麼,水星上的「一天「就相當於「兩年」了。早在公元前3000年的蘇美爾時代,人們便發現了水星。水星的英文名字Mercury來自羅馬神話中眾神的使者墨丘利。在公元前5世紀,水星被認為成兩個不同的行星,這是因為它時常交替地出現在太陽的兩側。
  • 來自太陽的強烈熱量幫助水星形成冰。等等……什麼?
    假若你要在太陽系中尋找冰，水星這樣灼熱的行星絕不會是你的第一候選。然而NASA的「信使號」衛星任務（the MESSENGER）在2012年證實的信息可能會與你的推測大相逕庭，據科學家聲稱：水星這顆最靠近太陽的行星確實可以在極地的永久陰暗區域的隕石坑中保存有水冰。 然而，現在最新的有關水星有冰的研究卻提供了更多的反直覺細節：熱量很可能有助於形成冰。
  • 為什麼水星上滴水無存？
    在八大行星中，水星或許是最名不副實的了，因為它上面一滴水也沒有，是一個完全乾涸的星球，這是由水星的特殊條件決定的。加之水星上的大氣極其稀薄，陽光的熱力強。長達2112小時的白天將水星的表面考的火熱，它在陽光直射時的表面溫度高達440攝氏度。這樣的高溫，哪裡還有水的容身之處？
  • NASA分析:水星與月球隱藏著更多的水冰
    在近年來，關於人類移民外太空的說法也越來越多，這是因為地球目前的資源似乎已經很難承載這麼多人的生存，因此很多人認為，部分人移居到其他星球是人類文明的未來出路。但如何在其他星球生存？這就需要有人類生存必須的一些資源，比如說水和冰。因此在其他星球上尋找水冰長期以來就是天文觀測的重要任務之一。