遥望水星

它离太阳最近，也是人类最不了解的行星之一。它的表面只有一层薄薄的岩石外壳，它白天的温度高达800°F,但它上面却有冰，飞赴水星比飞赴火星要难得多……
【美国《洛杉矶时报》8月13日文章】题：勘测冰与火的行星（作者乌莎·李·麦克法林）
它是离太阳最近的行星，一个白天温度高达800°F的炙热烧焦的星球。然而，在水星表面却似乎绵延着成片的冰。
这是这颗小行星最大的奥秘之一。虽然水手10号探测器于70年代中期短暂造访过水星这颗位于太阳系最里端、也是离我们最近的行星之一，但是探测器只观测到水星不到一半的表面。
尽管如此，水手10号发回的一连串数据对激发科学家的兴趣来说已经绰绰有余。水星是排在冥王星之后的第二小行星，也是地球附近、本身具有磁场的惟一一颗内行星。它是大量疑问的焦点。
连串疑问
主要由固体金属构成的水星为何密度如此之大？它为何与其他由岩石构成的行星——金星、地球和火星——有如此大的区别？它最初是如何形成的？还有这颗烧焦的星球上怎么还会有冰存在？
很多问题也许很快就能得到解答。美国航天局（NASA）官员6月说，他们将于2004年开始第二次飞赴水星的行动。夏威夷大学地球物理学和行星学研究所的行星科学家和水星专家杰夫·泰勒说：“水星受到了忽视，不过再也不会了。”
由位于马里兰州劳雷尔的应用物理实验室负责的“信使”行动耗资2·56亿美元，探测器预计于2009年到达水星。这艘轨道探测器将勘测整个水星，探测水星稀薄的大气层，分析内部构造，并重点拍摄水星表面的奇异特征，它们似乎是古老火山、山脉和巨大冲断层，可能是在水星冷却和收缩时形成的。
这项行动的主要负责人、卡内基学会行星科学家肖恩·所罗门说：“水星是离我们最近的行星之一，而我们还未观测到水星的大部分表面。”
起源之谜
首要问题是确定水星是如何形成的。像其他类地行星一样，水星上较重的成分聚结，形成一个金属核心。可是，水星表面只有一层薄薄的岩石外壳，厚度大约有350英里。有关这层外壳为何如此之薄的学说多种多样。
所罗门说，最火爆的假设是，水星受到来自太阳的巨大能量冲击波的轰击，这“有可能使大部分岩石汽化。”另一种假设是，一次巨大的碰撞——就像地球所经历的，导致月球形成的那场碰撞——有可能摧毁了水星的大量表面。不过，这颗小行星的情形也许没有那么可怕。泰勒提出，水星如此奇特也许是因为它是由太阳附近，而不是太阳系较远处的物质形成的。水星也可能混杂了来自太阳系附近的各种物质。这些物质相当偶然地聚集在一起。
还有一个未解之谜是，水星凹凸不平的表面上的巨大平原是古老火山喷射出的熔岩流的证据，还是仅仅表明小行星和流星撞击水星使其表面熔化。
有没有冰
不过，最让人困惑的问题或许是表面上的冰。加利福尼亚理工学院的3位科学家在1961年提出，月亮的两极也许存在冰。可是，没有人想到，表面温度炙热到足以熔化铅的水星也会是这样。
水手10号没有观测到任何看起来像冰的东西，但是它并没有拍摄到整个水星的图片，也没有携带雷达。之后，在1991年，包括帕萨迪纳喷气推进实验室（JPL）的马丁·斯莱德在内的一个小组开始勘测水星。他们从加利福尼亚州戈尔德斯通的一个230英尺高的无线电天线发射无线电信号，然后用设在新墨西哥州索科罗的由26个射电望远镜组成的巨型阵列接收反射信号。他们发现了看来与火星上的冰和木星覆盖着冰的卫星反射回的信号一样的“雷达明亮特征”。
这项被喻为“在地狱里发现了一个雪球”的发现使科学家震惊。直到今天，他们仍对雷达的发现感到吃惊。
冰从何来
在随后的数年里，斯莱德和同事约翰·哈蒙用设在波多黎各阿雷西沃的世界最大的射电望远镜，还有戈尔德斯通的射电望远镜寻求对这些信号作出更好的解释。他们后来确定，水星上的冰不像在地球和火星上观测到的那样大片覆盖在表面上，而是远为零散——按照加利福尼亚理工学院的行星科学家阿斯温·瓦萨瓦达的说法，是“星星点点”。
那些明亮的物质只出现在水星两极附近——而且只存在于火山口内部和那些永远处于阴影之中、从未变暖的地方。斯莱德说：“太阳从来就没有照耀到那里。”
瓦萨瓦达的理论研究结果显示，水星阴影区的温度会降至零下262°F以下——这样的严寒足以把冰保存数十亿年。如果这些特征是水冰，那么最合理的猜测就是，水是由某颗彗星带到水星表面上的。瓦萨瓦达估计，不需要多少水就能解释在水星上的观测结果——约等于美国索尔顿湖的容量。
不过斯莱德说，这些明亮特征也许不是水冰。其他的解释包括由二氧化碳、硫磺，或者“确实很特殊”的物质形成的冰——不过这些可能性很小。有两点原因使水星一直是个令人困惑的科学对象。它与太阳非常近，因此难以用地球上的望远镜进行观测。哈勃太空望远镜无法观测水星，因为耀眼的太阳有可能危及望远镜的光学部件。
坎坷征程
把探测器送入水星轨道也不是件容易的事情。将要领导“信使”计划中的JPL导航小组的博比·威廉斯说：“这比飞赴火星要难得多。”
探测器必须把速度降至很低才能进入水星的轨道。当一艘探测器接近大气层较厚的行星，例如地球和火星时，就会慢下来。水星的大气层非常薄，无法提供这种自然制动。可是探测器又不能携带足够多的燃料靠燃烧火箭制动。替代的方法是，利用JPL天体科学家延真万（音）巧妙设计的一条需用5年时间、两次飞过金星和水星的长38·8亿英里的轨道，使探测器减速，以便进入水星轨道。接近水星还会给探测器本身带来问题。太阳的热量会烧焦探测器。“信使”探测器将自带遮阳装置——一种高技术阳伞。水星也会辐射出大量热量。为防止探测器被烤化，其轨道是椭圆形的，使探测器在绕水星飞行的每一周内，接近水星的时间只在20分钟，然后有将近12个小时让探测器再度冷却下来。