太阳系之水星 （1）-------水星
   

   



    水星是太阳系中最靠近太阳的大行星。距太阳的平均距离约5800万公里。它是太阳系大行星中最小的，直径约4870公里。
水星绕日公转的轨道是一个很扁的椭圆。它的公转周期是大行星中最短的，仅88个地球日。它的平均轨道速度是大行星中最高的，为每秒48公里。水星的自转速度很慢，它自转一周等于地球上59天，而水星上的两次日出要间隔176个地球日。

    由于水星离太阳太近，被太阳的强光遮挡，从地球上观测它十分困难。哥白尼临终前曾为一生未看过水星而遗憾。在1974年，美国“水手”10号空间探测器发回大量水星近距离照片以前，人们对水星地貌细节知之甚少。

    水星表面宁静平滑很像月球，遍布为数众多的环形山和小陨石坑。水星上有一个巨大的同心圆构造，直径约1300公里，它位于水星赤道地带，由于特别酷热，被命名为“卡路里盆地”，据信为一个巨型陨星撞击而成。探测到的火星上另一类地貌结构是蜿蜒数百公里的峭壁。这种长而陡的峭壁可能源于地壳的压缩。科学家设想，水星的内核曾是熔铁，后因冷却而收缩了几千米。水星地壳的下沉致使形成峭壁式的大尺度褶皱。水星在亿万年前可能发生过火山活动，星面上现在可见几处貌似火山熔岩形成的平面状地区。水星表面有100多个呈放射条纹状的坑穴，根据在水星附近发现的磁场，可以认为水星也和地球一样，有一个巨大的铁质内核。这一内核的存在，足以说明水星的高平均密度。尽管水星比地球小得多，其平均密度却与地球相近。地球为每立方厘米5.5克，水星是5.44克。水星的中心可能是一个与月球大小相近的铁镍组成的核心，也有一个磁场，但其强度只是地球的百分之一。         



    水星只有极稀薄的大气，水星表面引力只是地球的五分之二。在这样的条件下，气体分子的平均运动速度非常快，水星不足以保持住大量的空气，即使在水星形成初期曾经有过稠密的大气和水，也早已逃逸到太空中去了。因此水星的大气非常稀薄，主要由一薄层氢、氦、钠、钾、氧组成。由于缺少大气的调节，加之距太阳太近，在太阳炽热的烘烤下，其向阳面的温度最高时可达673摄氏度，但它背面的夜间温度却为零下160摄氏度，昼夜温差是太阳系行星表面温差最大的。1974年3月29日，“水手”10号在日心椭圆轨道上和水星两次相遇。在飞经水星表面431公里时，拍摄了第一批水星照片。从这些照片上分析发现，水星上没有一滴水，枉称了多少世纪的“水星”之名。不过，1992年初，美国科学家通过射电望远镜对“水手”10号未拍摄的水星北极部分进行观测，发现水星有与火星极冠很相似的光斑，这种白色光斑说明水星极地可能存在着冰。当然，这个说法还有待证实。

    水星围绕太阳公转，从地球上可以看到它常常穿过太阳表面，那时我们会在太阳圆面上看到一个小黑圆点穿过，这种现象称为水星凌日。水星凌日的条件和发生日食的条件相似，每世纪平均发生13次。观测水星凌日现象能更精确地测定水星的轨道。

太阳系之水星 （2）-------水星上的铁和冰
   

   


水星上的铁

水星所含有的铁的百分率超过任何其它已知的星系行星。这里有数个的理论被提出来说明水星的高金属性。



一个理论说本来水星有一个和普通球粒状陨石相似的金属—硅酸盐比率. 那时它的质量是目前质量的大约 2.25 倍，但在早期太阳系的历史中的某个时间，一个星子/微星体撞掉了水星的 1/6。影响是水星的地壳 和 地幔 失去了。类似的另外一个理论是一个用来解释地球月亮的形成的，参见巨物影响理论。另一种说，水星可能在所谓太阳星云早期的造型阶段，在太阳爆发出它的能量之前已经稳定。在这个理论中水星那时大约质量是目前的两倍；但因为原恒星收缩，水星的温度到达了大约 2500K 到 3500K 之间；甚至高达 10000K。许多的水星表面的岩石在这种温度下蒸发，形成 "岩石蒸汽"，随后，"岩石蒸汽" 被星际风暴带走。第三个理论，类似第二个，认为水星的外壳层是被太阳风长期侵蚀掉了的。



水星上的冰

在1992年的雷达观察中显示水星含有冻结的水冰。这被认为只存在于那永远的阴暗一面的环形山底，被彗星和/或从行星内部喷发出来并堆积在那里。

太阳系之水星 （3）-------水星的内部物质组成与大气



    水星有一个相对大的(即使是与地球相比)的铁质核；它由大约 70% 的金属和 30% 的硅酸盐组成，以致密度较高。平均密度是 5430kg/m3；略微地小于地球密度，却比金星大。地球高密度产生的原因是地球的质量压缩了地球的体积。水星的质量祇有地球的 5.5%——铁核占据了 42% 的行星容积(地核只占 17% )，核的周围是 600km 厚的行星幔。水星的总重量约为30 000亿亿tonnes

水星的大气


    水星祇有微量的大气。水星的大气极其稀薄。实际上，水星大气中的气体分子与水星表面相撞 的频密程度比它们之间互相相撞要高。出于这些原因，水星应被视为是没有大气的。「大气」主要由氧，钾和钠组成。



    组成水星大气的原子不断的被遗失到太空之中，由于钾或钠原子在一个水星日 (一个水星日——在其近日点一日时间的一半)上大约有3小时的平均 "寿命"。散失的大气不断地被一些机制所替换，如被行星引力场俘获的，火山蒸汽，以及两极的冰冠的除气作用。

太阳系之水星 （4）-------水星的温度和日照与 地形地貌

   


    水星表面平均温度约452K，变化范围从90到700K，是温差最大的行星；可以比较一下地球，地球上的度温变化祇有11K。(这里只是太阳辐射能量，不考虑「季节」，「天气」) 水星的表面的日照比地球强 8.9 倍，总共辐照度有 9126.6W/m2。



    令人惊讶地，在1992年所进行的雷达观察显示，水星的北极有冰。一般相信，这些冰存在于阳光永无法照射到的环形山底部，由于彗星的撞击和/或行星内部的气体冒出表面而积累的。

地形地貌



    水星的环形山很类似月球。水星表面最显著的的特证(只包括已经被拍摄过的部分)之一是一个直径达到1350km的冲击性环形山：卡路里盆地，是水星上温度最高的地区。水星地形被标记为多起伏的，原因是几十亿年前水星的核心冷却收缩引起的外壳起皱。大多数的水星表面包括二个不同的年龄层；比较年轻的比较平，或许是因为溶岩浸入了较早地形的结果。除此之外,水星有「显著性」的「周期性膨胀」。



    水星的表面很像月球，满布着环形山、大平原、盆地、辐射纹和断崖。1976年，国际天文学联合会开始为水星上的环形山命名。

太阳系之水星 （5）-------寻找水星
   


从太空看去，我们的地球是一颗“水星”。地球表面约71%被水覆盖着。正是水孕育了地球上繁盛的生命。但是科学家近年来逐渐发现，太阳系中可能还有其他能孕育生命的“水星”。



3月9日，科学家宣布他们在距离地球数亿公里之外的地方找到了一个巨大的喷泉。根据卡西尼号土星探测器发回的图片，土星的一颗卫星土卫二向外喷发出了高达数百公里的羽状物。科学家推测这是从土卫二南极地区喷发出的水蒸气和冰块形成的。这表明土卫二表层之下可能有液态的水。

喷水的 小巨人土卫二

2005年的2月、3月和7月间，卡西尼号探测器三次掠过土卫二的上空，自从1981年旅行者2号探测器拍摄到土卫二之后，还是第一次有人造探测器在这么近的地方与它接触。在这个距离，卡西尼号的照相机拍下了惊人的一幕。土卫二的南极地区存在强烈的喷发现象。从这里喷出的物质直冲天空达数百公里，在太空中形成了一个巨大的羽毛状结构。

科学家在研究了反映这种现象的照片之后，认为土卫二的表面之下可能存在着水。“我们意识到了这是一个激进的结论———我们可能找到了在一个如此之小和如此之冷的天体上存在液态水的证据。”卡西尼号探测器成像小组的卡罗琳·波鲁克(CarolynPorco)说。

土卫二的名字“恩克拉多斯”来源于希腊 神话中的一位巨人，不过，约500公里的直径让它很难与“巨人”画等号。毕竟在土星的35颗被天文学家正式命名的卫星中，有比它大得多的成员，比如土卫六“泰坦”，土卫二只能算一个侏儒。在此之前，土卫二值得骄傲的特征大概是它那极高的反照率———照射在土卫二表面的阳光，大约90%会被反射回去。这让土卫二成为太阳系最明亮的卫星之一。

如今，土卫二的表层下可能存在的水，让它加入了太阳系几个可能孕育生命的星球的行列。波鲁克认为，如果这种推测是正确的，太阳系可能适合生命生活的环境范围就被显著地拓宽了。

土卫二的表面温度是大约零下200摄氏度，在这样的一个世界里存在液态的水，似乎有点不可思议。起初，科学家试图用其他的模型来解释土卫二的这种喷发现象，比如土卫二表面的冰受热，变成了水蒸气。但是最终他们排除了这些模型的可能性，剩下的解释就只有一种，那就是在土卫二表层之下存在液态水。

科学家推测，这些液态的水距离土卫二的表面不远，可能只有数米。在更深层热源的加热作用下，这些水携带着冰块喷出了土卫二的表面，就像地球上偶尔可见的间歇泉。

这种冰和水蒸气的喷发也解释了为什么卡西尼号在木星周围发现了氧离子存在的迹象。那些氧离子很可能就是喷发到太空中的水分解而成的。此外，科学家还认为，土卫二还担负着一个重要的工作，那就是为土星制造土星环。如果没有土卫二的喷发，那么土星的E环可能也就不会存在。

有了液态的水，有了简单的有机物，科学家很自然地会想到在这种环境下是否可能存在生命。亚利桑那大学的杰弗里·卡盖尔(JeffreyKargel)在3月10日出版的《科学》杂志(卡西尼号的这些发现也发表在同期杂志上)发表的一篇评论文章中写道，如果土卫二的地下水中存在着生命，那么它们可能不会太复杂，并且“需要对付低温、微薄的新陈代谢能量，或许还有严酷的化学环境”，然而，我们不能排除土卫二是生命的遥远栖息地的可能性。

木卫二像一颗鸡蛋？

将近半个世纪之前，天文学家就发现了木星的一颗卫星———木卫二(“欧罗巴”)表面覆盖着冰层。1979年，旅行者2号探测器飞过了木星。它为木卫二拍摄了近距离的照片。在照片上可以看到木卫二表面存在着裂纹。

旅行者号并不是专门为探测木星及其卫星而设计的，它匆匆地掠过了木星，对木卫二只做了短暂的观测。但是旅行者号拍摄的木卫二的图像引起了科学家对于这颗卫星的强烈兴趣。详细研究木星的任务落在了伽利略号探测器身上。伽利略号的命运十分坎坷，在经历了发射推迟、天线故障等磨难之后，1995年它终于到达了木星。

第二年，伽利略号就发回了木卫二表面更详细的照片。从照片可以看出，在这个和月球差不多大小的卫星上布满了冰层的裂缝，其中有些地方的冰层就像地球海洋上的浮冰。科学家推断，在木卫二冰冻的表面之下，可能存在一个海洋。从密度推测，木卫二本身是由岩石构成的，它与最外层的冰壳以及中间的海洋构成了一个奇异的“鸡蛋”。

在遥远的木星卫星上有一个海洋，甚至可能覆盖了这颗卫星的表面？科学家认为这一情况存在的可能性很大。木星强大的引力场把木卫二表面的冰层撕出了无数裂缝，它所产生的潮汐力也可能成为木卫二内部的热量来源。再加上木卫二核心可能有放射性元素衰变产生热量，木卫二或许可以在它的内部维持这样一个液态水的世界。如果有液态水、能量和有机物，生命就可能从中诞生。

地球上也有类似木卫二的情况。在南极大陆的内陆，有一个东方湖(靠近俄罗斯的南极考察站“东方站”)。这个“湖”的面积几乎与北美洲的安大略湖相等，湖水深度也在世界各大湖泊中名列前茅，然而它却隐藏在冰层之下数公里的地方。

东方湖本身就可能回答一些关于生命形成的问题。在海底火山口附近的严酷环境中生活着不怕热的细菌，在东方湖的寒冷而与世隔绝的环境中也可能孕育出生命。这样的一个冰下之湖为科学家探测木卫二提供了一个绝好的进行比较和实验的场所。如果在东方湖能够找到生命存在的迹象，那么在木卫二也可能找到。

2003年，伽利略号结束了它在木星的探测使命。美国宇航局决定用一种特别的方式为伽利略号的任务画上一个句号：伽利略号将飞入木星的大气层自行烧毁。选择这么做的原因是，科学家担心伽利略号如果在未来的某个时候坠落在木卫二上，它就可能把地球上的微生物带到木卫二，从而污染了木卫二珍贵的环境。

尽管木卫二对科学家有很大的吸引力，未来的若干年时间里却不太可能出现接替伽利略号工作的探测器。美国宇航局曾经提出过一个专门的“木卫二环绕探测器”(EuropaOrbiter)计划，但是实施的时间仍然遥遥无期，更不用说从木卫二表面取回样本，甚至潜入木卫二海洋的探测计划。

火星曾是一颗湿润的星球

向木卫二发射一艘宇宙潜水艇，对木卫二冰下的海洋一探究竟，看看是否存在生命，今天的技术可能还无法做到。但是研究地球的近邻火星的门槛可能较低。

关于火星生命的猜想可以一直追溯到科幻小说之前的时代。不仅仅是火星，人们曾经认为水星或金星这样的行星上也存在着智慧或者野蛮的生物。但这些行星的环境都太严酷了，不太可能有生命存在。

20世纪60年代，人类逐渐向火星派遣了探测器，证实了这个红色星球和许多人的想象正好相反———没有水，没有人工开凿的运河，更没有火星智慧生命存在的迹象。美国的两艘“海盗号”探测器还试图从火星土壤中找到微生物活动的迹象，结果让科学家大失所望。

火星上的水随着上个世纪90年代以来的又一轮火星探索热潮，逐渐回到了科学家的视野中。包括火星快车、火星奥德赛和火星环球勘察者在内的几艘环绕火星轨道运行的探测器，探测到了水曾经在火星上活动的证据。2004年，美国宇航局的两艘火星车在火星表面登陆。它们找到了更多的火星上曾经有水的证据。关于火星水的发现，被《科学》杂志评为2004年的头号科学发现。

如今，科学家相信，火星在历史上曾经和今天的地球类似，是一个湿润的星球。那时候火星很可能是一个适宜生命出现和生存的行星。后来火星表面失去了水，变成了现在的样子。

火星并不完全是干旱的。有证据显示，一部分水可能被保存在了火星的地下。不过，尽管火星可能有一个湿润的过去，迄今还没有特别有力的证据直接显示火星上曾经或者仍然存在生命。

在地球之外的哪颗“水星”上将首先发现生命？答案仍然不确定，尤其是在美国宇航局将工作重点转移到载人航天方面，从而削减了其他科学项目的资金的背景下。甚至，科学家如果想再看一眼土卫二，也要等到2008年，卡西尼号探测器才会对它进行另一次飞掠。

太阳系之水星 （6）-------水星的公转与自转和磁场


水星的公转与自转和磁场

   




    水星的运行轨道是偏心的，半径从 46M 到 70M 变化。围绕太阳的缓慢岁差不能完全地被牛顿经典力学所解释，以致于在一段时间内很多人用设想的另外一个更靠近太阳的行星(有时被称为火神星)来解释这个混乱。这称为「水星近日点进动」。无论如何，爱因斯坦的广义相对论后来提供了一种可以消除这个小误差的解释。




水星的自转
   


    1889年意大利天文学家夏帕里利经过多年观测认为水星自转时间和公转时间都是88天。直到1965年，美国天文学家才测量出了水星自转的精确周期58.646天。



    在一些时候，在水星的表面上的一些地方，在同一个水星日里，当一个观测者(在太阳升起时)时观测，可以看见太阳先上升，然后倒退最后落下，然后再一次的上升。这是因为大约四天的近日点周期，水星轨道速度完全地等于它的自转速度，以致于太阳的视运动停止，在近日点时，水星的轨道速度超过自转速度；因此，太阳看起来会逆行性运动，在近日点后的四天, 太阳恢复正常的视运动。



    直到1965年使用雷达观测后，观察数据否决了水星对太阳是潮汐固定的的想法：自转使得所有时间里水星保持相同的一面对着太阳。水星轨速振谐为3:2 ,这就是说自转三次的时间是围绕太阳公转两次的时间；水星的轨道离心使这个谐振持稳。最初天文学家认为它有被固定的潮汐是因为水星处于最好的观测位置，它总是在 3:2 谐振中的相同时刻，展现出相同的一面，就如同它完全地被固定住一样。水星的自转比地球缓慢 59 倍。



    因为水星的 3:2 的轨速比率， 一个恒星日 (自转的周期) 大约是58.7个地球日，一个太阳日(太阳穿越两次子午线之间的时间)大约是176个地球日。


水星的磁场
   


    不管它的缓慢自转,水星有一个相对强劲的磁気圈，是地球产生的磁场力的 1%。这个磁场以一个方式类似地球的方式被产生，是借着核心金属液体的流动产生的电场；目前的估计水星的核心不足以热到来液化镍-铁合金，但是它应该可以液化一些低熔点的物质例如说硫或锍。也可能水星的磁场是一个现在已经停止的早期的发电机效应产生的残余产品，磁场已经"冻结(保存)"在了固体磁性材料中。




太阳系之水星将告一段落。

预告：明天将会带来。。。。太阳系之金星，敬请留意。谢谢！

[ 本帖最后由 garyyht 于 19-9-2006 02:06 PM 编辑 ]

谢谢你，又增加知识了IG11: