提到離太陽最近的水星,你第一反應是什么?大概率是熱吧,它就挨著太陽,白天接收到的陽光強度,比地球這邊猛好幾倍。可你知道嗎?極地的隕擊坑里,居然沉睡著幾十億噸水冰,就在這顆白天能把鉛塊曬化的行星上,硬生生在火球里造出了一片冷庫。
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想弄明白水星上的冰為何能留存,得先摸清它那離譜的環境特點。水星壓根沒有大氣層包裹,這是最關鍵的問題,就像沒穿外套的人站在烈日下,熱量來了擋不住,散了也留不住。這就導致它的晝夜溫差大到夸張,體表溫度,在白天太陽直射時能飆到428℃,隨便找塊金屬放上去,都可能慢慢變軟,可一到夜晚,氣溫能驟降到-190℃,只因熱量飛快跑光,晝夜溫差直接突破600℃。而且水星的自轉速度還特別慢,58.6個地球日才自轉一周,公轉一周也得88個地球日。對我們來說,一天24小時就夠長了,水星上同一個地方,要么被太陽烤幾十天,要么在黑暗里凍幾十天,這種極端情況,跟地球完全不是一個量級。
這些冰層在水星上的分布,也絕非隨機,最會藏的地方被它挑中了:極地的特定隕擊坑。這里的關鍵,是水星的自轉軸。傾角23.5度,地球會傾斜著繞太陽轉,四季也因此形成,水星卻幾乎直挺挺的,自轉軸傾角還不到1度。就因為這一點,永久陰影地帶,就形成在極地那些永遠照不到太陽的深隕擊坑底部。這些區域就像與世隔絕的天然冰窖,外面不管多酷熱,里面的氣溫都能穩穩壓在-170℃以下,有時候甚至低到-200℃。別說水會結冰,就算有水分飄過來,也能被這么低的溫度立刻凍住,而且能安安穩穩存幾百萬年,不會融化。
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可這些冰的源頭,到底在哪呢?科研人員鉆研了這么多年,有兩個比較靠譜的說法。大部分冰是天外來客送來的饋贈,這是主流觀點,和地球的水源推測類似,水星的水大概率也源于此。撞到水星的那些帶著水冰的彗星或小行星,若剛好落在極地的永久陰影地帶,帶過來的冰就不會被曬化,慢慢積累下來,就成了現在幾十億噸的規模。
還有個更有意思的說法是,水星自己可能也在生成冰層。太陽風里有很多帶電粒子,像質子這類粒子,會撞到水星表面的土壤里,和土壤中的氧元素結合,形成一種叫羥基的東西。白天水星溫度極高,這些羥基會被釋放出來,在空中相互碰撞,就可能變成水分子和氫氣。這些水分子飄到空中,不會在熱的地方停留,慢慢飄到極地的永暗區域,一碰到低溫就凝結成冰,留了下來。這個過程貢獻的冰體規模,據研究大概能占到水星總冰量的10%,沒想到這顆火球還有著這樣的制冰技能。
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其實在很久之前,科學家們起初只敢推測水星上可能有冰,沒人敢拍著胸脯確認,這事吵了幾十年都沒個定論。直到2011年,NASA的信使號水星探測器進入了水星軌道,一切才有了答案。水星極地的永暗區域里真的有大量水冰,被探測器發回的圖片和數據第一次清晰證實,而且數據給我們驚喜,厚度能超過20米的冰,存在于北極的有些隕擊坑中,要是把這些冰全鋪在城市里,能堆到3000多米高,比不少高山都要高。這些冰的表面還蓋著一層深色物質層,這一點更讓人好奇,研究人員猜測里面可能含有機物質,至于這物質到底是什么,又怎么來的,現在還沒搞清楚,給水星又添了層神秘色彩。
所以啊,那些永遠不見光的永久背陽區,正是水星上冰層得以留存的核心,它們像一個個天然冷藏空間,擋住了太陽的熱量,守住了低溫,而冰的來源,一半靠彗星、小行星這些天外來客輸送,一半靠水星自身的化學過程生成,這顆火球上的冷奇跡,正是由兩者共同造就的。
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