水星那麼熱?為什麼上面的冰比月球還多?

2021-01-19 遨遊世界科學

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我們知道,在太陽系中,水星是距離太陽最近的天體,同樣的,由於它離太陽過近,表面自然擁有異常的高溫,因此如果告訴你水星上有冰,你會相信嗎?

雖然灼熱的水星可能不是你想到的第一個尋找冰的地方,但信使號在2012年的任務中證實,最接近太陽的行星確實在水星兩極附近的永久陰影環形山中有水冰。但是現在一項關於水星冰的新研究提供了更多關於這些冰是如何形成的細節。科學家說,高溫可能有助於形成一些冰。到底什麼情況?為何高溫反而形成了冰?

來自喬治亞理工學院化學與生物化學學院的研究員布蘭特·瓊斯(Brant Jones)說,這不是什麼奇怪、瘋狂的想法。雖然有點複雜,但基本上都是基本的化學反應。這顆行星白天的極度高溫加上永久陰影隕石坑內的超冷(零下200攝氏度)溫度,可能就像一個「製冰化學實驗室」。

儘管水星白天很熱,但根據信使號任務的數據和圖像,在兩極有永久的冰,水星上的冰量大得驚人,比月球上的要多得多。

水星上冰的形成過程

在水星上形成冰的過程與在月球上發生的過程相似。早在2009年,科學家就確定來自太陽太陽風的帶電粒子與月球表面一些塵埃顆粒中的氧氣相互作用產生羥基。羥基(OH)只是一個氫原子和一個氧原子,而不是通常在水裡發現的兩個氫原子。

布蘭特與其他科學家合作,包括同樣來自喬治亞理工學院的同事託馬斯·奧蘭多(Thomas Orlando),終於完善對這一過程的理解。此前,布蘭特發表了一篇論文,表明月球上的這一過程不會產生大量的羥基和/或水分子。雖然太陽風在2009年的月球水觀測中被認為是一個潛在的源項,但其機制從未被真正確定。我們在月球上模擬了這一過程,但由於月球上的整體溫度要低得多,所以這一過程幾乎沒什麼意義。

但他們知道,這個過程也可能發生在小行星、水星或任何其他被太陽風轟擊的表面上。水星白天的溫度可以達到400攝氏度,或750華氏度。為了製造分子水,你還需要一種成分,那就是熱。科學家們模擬了一種可行的化學反應,在這種反應中,太陽對水星的加熱可以幫助它在兩極形成冰。

水星表層土壤中的礦物質含有所謂的羥基(OH),而來自太陽的極端熱量幫助釋放這些羥基,然後激發它們相互碰撞,產生水分子和氫,這些水分子和氫從地球表面脫離,漂浮在陸地上。

一些水分子被陽光分解並消散。但是其他的分子會在水星兩極附近的深而暗的隕石坑中著陸,這些隕石坑被太陽遮住了。這些分子被困在那裡,成為陰影中不斷生長的永久冰川冰的一部分。這有點像歌曲《加州旅館》(HotelCalifornia)。水分子可以躲在陰影裡,但它們永遠不會離開。

而且,據數據顯示,在大約300萬年的時間裡,水星上冰的總重量可以達到10的13次方公斤(10000,000,000,000公斤或11023,110,000噸)。這一過程很容易就佔到水星冰總量的10%。

他們研究使用的數據來自信使號飛船,該飛船在2011年至2015年間繞水星軌道運行,研究水星的化學成分、地質和磁場。「信使號」對極地冰的發現證實了幾年前地球上的雷達探測到的冰的特徵。

真的令人難以置信,水星上的冰再次刷新了我們對這些天體的認識,實際上它們還有更多的奇蹟等待著我們去挖掘!

相關焦點

  • 水星距離太陽最近,金星第二,為何金星表面比水星還熱?
    在8顆行星中,距離太陽最近的是水星,其次是金星。作為太陽系唯一的熱源,太陽通過核反應,向周圍的宇宙空間提供熱量,給行星們加溫。按理說,離太陽最近的水星,應該是最熱的行星,金星次之。可是,事實卻並不是這樣的,根據科學家的探索,水星的表面最高溫度大約在427℃,這雖然很驚人,但是和金星表面的485℃相比,就有點小巫見大巫了。那麼,為何金星的軌道比水星遠了差不多6000萬公裡,得到的太陽輻射也只有水星的1/4,溫度卻高出來那麼多呢?
  • 離太陽那麼近,為什麼叫水星?上邊有水嗎?
    我們都想過一個問題,水星它叫「水星」,那麼它到底有沒有水呢?水星的名字和我國古代的五行說有關係,不藉助望遠鏡,肉眼可見的行星只有金木水火土五顆,剛好和五行對應。因為水星是距離太陽最近的一個小行星,他通常會被湮沒在太陽的光芒之中,所以我們能夠看到水星的機率是很小的,除非出現日食現象,我們才有可能觀賞到這顆難以遇見的水星。和地球相比較。水星公轉周期只有88天,是太陽系中運轉速度最快的一顆行星。為什麼離太陽最近的行星不會融化或燃燒?
  • 為什麼太陽系中最熱的行星不是最近的水星,而是更遠的金星?
    眾所周知,我們的太陽系大家庭中有八大行星,幾十億年來往復循環繞著太陽轉,其中離太陽最近的就是水星。我們也知道,恆星太陽是個巨大的火球,表面溫度達到了5600攝氏度。它時時刻刻地在往外部散發著大量光和熱,整個太陽系也只有太陽一個發光發熱的天體。
  • 答:為什麼水星凌日出現會間隔那麼久?
    空少問答 小課堂 第132期 11 月 18 日 周 一 答:為什麼水星凌日出現會間隔那麼久
  • 水星那麼小,離太陽那麼近,為什麼沒有被太陽吞噬?
    水星離太陽這麼近,又這麼小,為何沒有被太陽吞噬?或者說,為什麼沒有掉到太陽上?這個問題其實在牛頓時代就已經被解決了,類似的還有「月球為什麼沒有墜向地球?」。 水星為什麼會繞著太陽轉? 水星從誕生起就具有一定的速度。宇宙空間幾乎完全是真空,廣袤無垠,水星的運動幾乎不會受到阻力,由於存在巨大的慣性,水星幾乎可以永遠運動下去。
  • 金星早已被太陽烤乾,水星距離太陽更近,為什麼還有千億噸冰?
    很多朋友可能會有這個疑問,金星距離太陽大約1.1億千米,水星距離太陽大約5800萬千米,幾乎近一半,按理來說水星應該更熱,為什麼會是金星更熱呢?事實卻是如此,金星溫度要比水星高得多,但按太陽系的宜居帶分,火星處在冷邊緣,金星處在熱邊緣,而地球則剛剛好處在幾乎正中
  • 水星那麼小,離太陽又那麼近,為何沒被太陽吸進去?
    水星是太陽系中距離太陽最近的一顆行星,半徑只有2400公裡左右,甚至還沒有一些氣態行星的衛星體積大,在太陽系的行星中屬於「小不點」。在我們的印象中,如果一個星體距離一個大質量的天體(比如恆星或者黑洞)時,就會由於巨大的引力作用而被吸引進去,那麼為何水星距離太陽最近,在這麼長的時間內沒有被太陽吞噬呢?如果我們從萬有引力的公式可以看出,兩個星體之間的引力大小,與二者的質量乘積成正比,與它們之間的距離平方成反比。
  • 水星和金星這兩顆行星為什麼沒有衛星?木星和土星的衛星為什麼那麼多?
    比如,地球擁有一顆天然衛星,那就是月球,總算不是光杆司令,不過,距離太陽最近的水星和金星是沒有衛星的。為什麼水星和金星沒有衛星呢?是不是個頭太小了呢?這個應該不是主要原因,因為比金星個頭小的火星是擁有兩顆衛星的。
  • 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。
  • 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?
    而水星它其實跟月球非常相似,都是沒有大氣層的星球,所以晝夜溫差會非常大。最初的時候,很多人都認為,水星離太陽如此近,它的表面不會有水的存在。可是隨著觀測的不斷深處,對月球認知的不斷提升,科學家認為水星同樣也是有水存在的。相信現在很多朋友仍然會認為水星上沒有水。可是探測器的觀測數據卻告訴我們,水星大概率是有水存在的。於是很多人不理解:為什麼水星上會有水存在?
  • 水星離太陽那麼近,而且那麼小,為什麼不會被太陽吞噬掉?
    在整個太陽系看來,有八大行星,其中水星是太陽系中最內側的行星,個頭也其實很小,直徑只有4878km還不到地球的一半,如果把水星環繞太陽的軌道畫出來其實是一個橢圓,行星圍繞太陽以不同的公轉速度來進行公轉,水星到太陽的距離雖然比地球到太陽的距離要短的多,但其實也是很大的,它和太陽的距離有5790萬公裡
  • 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?
  • 水星跟金星離我們這麼近,為什麼金星天天見?水星卻看不見?
    地外行星的相對運動現象多一點,本文用不到就不做贅述了。為什麼水星這麼難發現,但是最近金星卻這麼容易發現,每當太陽落山後,就在西天。特別的亮,可以說是天上除了太陽月亮以外最亮的星星了。我們之所以看到金星比較容易是因為金星處在東大距的時候。也就是說這時候金星與太陽離的高度差最大的時候。目前金星的亮度到了最大的-4.8附近,白天肉眼也是可以看見金星的。
  • 水星離太陽那麼近,為什麼還沒被太陽吞噬呢?
    水星(英語:Mercury,拉丁語:Mercurius,符號:☿),在太陽系八大行星裡,水星是離太陽最近的行星。中國稱之為辰星。它每87.968個地球日繞行太陽一周,而每公轉2.01周同時也自轉3圈。水星照片眾所周知,太陽的體積和質量都是非常大的,強大的引力會把太陽系所有的天體都吸住;但與此同時所有的天體都以相當快的速度在圍繞著太陽運動
  • 水星離太陽最近,為什麼水星上依然有水?
    我們都想過一個問題,水星它叫「水星」,那麼它到底有沒有水呢?下面我們就解答這個問題。起初的水星是一顆不為人知的星球其實在整個太陽系統中,水星一開始是一顆最不為人知的行星。因為水星離太陽很近,我們無法用望遠鏡在良好的條件下看到它,如果我們直接用望遠鏡直接對準水星,太陽強烈的光線會破壞望遠鏡的光學系統!
  • 水星不但無水,還是最缺水的星球,那為啥還叫水星?和顏色有關
    說起水星,不懂天文的朋友的第一印象就是可能是一個充滿水的星球。然而事實上完全不是這樣,水星的表面不單沒有水,而且它還是太陽系8大行星中最缺水的星球。由於水星並未被太陽潮汐鎖定,所以它也有自轉現象,那麼當太陽照耀這個星球的時候,即便它上面有水冰以及水蒸氣等含水物,也會在太陽的照耀下被蒸發掉,因此雖然科學家們在水星的兩極以及一些隕石坑中也發現過水冰存在,但是這並不妨礙水星是太陽系八大行星中最缺水的星球。
  • 地球只有一顆天然衛星 木星的衛星為什麼那麼多?
    來源:新浪科技圖中顯示了圍繞木星運行的眾多衛星中的4顆,這顆行星為什麼有這麼多衛星呢?新浪科技訊 北京時間10月17日消息,地球只有一顆天然衛星,但有幾十顆天然衛星圍繞著木星旋轉。作為太陽系中最大的行星,木星一向以衛星數量眾多著稱,並且不斷有新成員被發現。
  • 永別了,信使號水星探測器!
    為了最終進入環繞水星的軌道,「信使號」不僅大半重量都是燃料(總重1092千克,其中燃料607千克),還使用了極其複雜的軌道設計。水星軌道到太陽的平均距離只有5800萬千米,太陽輻射要比地球附近強烈得多,更不要說信使號最終要環繞水星軌道,還得承受水星表面的強烈反射效果。印度的「月船一號」探測器,就因為對月面反射輻射考慮不足最終過熱提前夭折。我國的「嫦娥二號」為了在100千米環月軌道上安全工作,也不得不在溫控上專門改進。如此對比的話,「信使號」面對的苛刻熱環境也就可想而知了。
  • 宇宙中有那麼多恆星放出熱量,為什麼宇宙還是那麼寒冷?
    但是,儘管有那麼多恆星在輻射熱量,整個宇宙卻是非常寒冷的,它的溫度可以低達2.7開爾文。為什麼太空會如此寒冷呢?在物理學中,溫度其實是分子的平均動能。分子無規則運動的速度越快,在一定時間內撞擊我們的次數也就越多,傳遞的能量也就越大,此時我們就會感覺到溫度越高。
  • 水星離太陽最近卻也更寒冷,金星才是最熱的行星,這是為什麼?
    太陽系擁有八個大小不一特點不同的行星,其中離太陽最近的行星就有三個,分別是水星、金星、和我們人類生存的地球,其中水星離太陽最近,它的公轉圈的半徑都相對於其他七大行星來說最短小