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把探测器送到冥王星,比在水星上落地容易。冥王星离太阳大约59亿千米,水星离太阳只

把探测器送到冥王星,比在水星上落地容易。

冥王星离太阳大约59亿千米,水星离太阳只有5800万千米,差着100倍。可直到今天,去过冥王星的探测器有1个,在水星表面着陆过的探测器还是0。

连望远镜都不太敢看它。水星总是贴着太阳转,地面上的光学天文台要是把镜头对准它,刺眼的阳光很可能烧坏光学器件。于是在太阳系内侧的几颗行星里,水星成了被看得最少、也最让人摸不着头脑的那一颗。

难,难在刹车。探测器从地球出发往太阳方向飞,等于顺着一个巨大的斜坡往下滚,越靠近太阳速度越快。要想被水星抓住,就得把这一路攒下的速度卸掉,这需要燃料,而且比飞去冥王星还要多。

所以人类去水星的次数屈指可数。NASA的水手10号在1974年到1975年间从它身边飞过3次。又过了36年,NASA的信使号(MESSENGER)才在2011年进入水星轨道,绕着它转了大约4年。

现在唯一的指望,是欧洲空间局和日本宇宙航空研究开发机构联合研制的贝皮科伦坡号(BepiColombo)。它预计今年11月底进入水星轨道,但要到2027年4月才开始正式采集科学数据。

美国圣路易斯华盛顿大学的行星科学家保罗·伯恩(Paul Byrne)认为,下一步自然是派一台着陆器过去,哪怕这在技术上非常难,钱也要花得非常多。

没有着陆器,水星身上的几个谜,大概率解不开。

头一个谜在它肚子里。水星有一颗大得离谱的铁核,据推测占到整颗行星半径的85%。作为对比,地球的核只占地球半径的一半出头。水星几乎就是一个铁球,外面裹了薄薄一层岩石。

关于这颗铁核怎么来的,有两种主流猜想。美国卡内基科学研究所的高压实验科学家安妮·波米耶(Anne Pommier)说,一种猜想认为水星当年的建材本身就比地球富含金属;另一种认为水星原本比现在大得多,壳、幔和核的比例和地球差不多,后来遭到大规模撞击,大半个岩石幔被剥掉,剩下的就是今天这颗“铁疙瘩”。

波米耶是贝皮科伦坡号磁强计的合作研究者之一。她说,不管哪种解释,这么大的金属核至今都很难说圆,水星在挑战人类对行星形成的理解。

伯恩的关注点更远。天文学家正在太阳系外发现一些比水星大得多、重得多的岩石行星,它们似乎也拥有巨大的铁核。他想知道,水星到底是一个孤例,还是宇宙里一种相当常见的行星结局。

第二个谜,是它的磁场。在太阳系的岩石行星里,除了地球,只有水星拥有覆盖全球的磁场。2024年发表在《地球与行星科学通讯》(Earth and Planetary Science Letters)上的一篇论文指出,水星表面的磁场强度大约只有地球的1/100。研究者推测,这个磁场产生于铁核的液态部分,液体持续流动,产生电流,电流再产生磁场,这套“发电机”能维持几十亿年。水星地壳里残留的磁化痕迹显示,这台发电机在37亿到39亿年前就已经在转了。

有磁场,照理说应该能挡住太阳风,护住大气。可水星几乎没有大气,只有一层稀薄得可怜的外逸层,里面零零星星飘着一点氧、氢、钠和氦。

伯恩的解释是,光有磁场不够。一颗行星得足够大,才能不断补充流失的大气;还得离恒星足够远,才不至于被吹光。水星两条都不占,它离太阳太近,一直在挨太阳风的揍。

第三个谜,水星在缩小。它表面遍布一种叫叶状陡坎的构造,像干苹果皮上的褶皱。波米耶说,这种收缩可能和核心冷却有关,但具体机制并不清楚。

第四个谜,是它脸上的“黑斑”。水星表面大片区域覆盖着一种反射率很低的神秘物质,里面可能含有碳,形态类似石墨,也就是铅笔芯的主要成分。波米耶说,在一些撞击坑里,这种物质被埋在其他沉积层下面,所以它既在地表,也在地下。一种假说认为,它是水星早期岩浆海结晶时的产物。

伯恩说,这些石墨可能是一层曾经遍布全球的碳质壳的残骸,这层壳很薄,像浮渣一样浮在岩浆海表面。后来一次次撞击把地壳翻搅、重新分布,加上火山活动,这层富含石墨的外壳大部分被埋掉、改造掉,或者干脆被撞飞到了太空里。

既然被撞飞过,地球上有没有捡到过水星的碎片?波米耶说,目前没有一块陨石被正式确认来自水星,尽管有几项研究认为,某些陨石(比如顽火辉石球粒陨石)有可能是从水星来的。

这正是着陆器的价值所在。伯恩说,在水星表面就地做一次化学分析,人类才知道该在现有的陨石收藏里找什么。也许,水星的碎片早就躺在某个博物馆的抽屉里,只是没人认出来。

NASA在2020年做过一份行星任务概念研究,方案是这样的:探测器先飞10年,然后赶在水星日落前大约30小时着陆。

挑这个时间点,是为了躲开白天。水星自转极慢,一个夜晚长达88个地球日,着陆器要在这整个黑夜里保持工作。没有太阳照明,它就自带LED灯给地面拍照,顺带还能借一点光,来自外逸层里钠原子发出的微弱辉光。

但这一切的前提,是先稳稳落下去。伯恩说,水星没有大气,降落伞派不上用场,着陆器只能靠反推火箭减速。人类在月球上这么干过,但水星的重力大约是月球的2倍,难度随之翻上去。而且这次刹车,要发生在一段比去月球、甚至比去火星都漫长得多的航程之后。

这份方案停留在纸面上已经6年了,至今没有任何国家或机构把它列入正式计划。在贝皮科伦坡号之后,水星的日程表上是一片空白。

太阳系里离太阳最近的这颗行星,可能还要再等很久,才会迎来第一个落在它表面上的地球来客。

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图一:水星,太阳系最靠内的行星,图源:Universe Today图二:左图是NASA信使号探测器于2008年10月6日拍摄的水星,近似人眼看到的真实颜色;右图是用全部11个可见光与近红外滤光片合成的增强色图像,用来突出细微的颜色差异,帮助地质学家划分不同成分的区域。颜色边界、颜色变化趋势和亮度值,有助于信使号团队理解水星表面不同的地质单元,图源:NASA/约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室/华盛顿卡内基研究所

信源:Dorminey, Bruce. "Enigmatic Mercury Will Remain a Puzzle until Someone Sends a Lander." Phys.org, edited by Swati Mestri, 19 Oct. 2026