水星，究竟有水与否，答案超乎想象，诡异轨道竟令牛顿力学抓狂

太阳系八大行星，“水、金、地、火、木、土、天、海”。这个口诀我们从小就已熟记。当我们年龄稍大时，便发现叫水星的并没有遍布大海，叫金星的也不是遍地黄金，而木星上更没有郁郁葱葱的森林……原来“金木水火土”是我国古人根据阴阳五行，为肉眼可见的五大行星取的形象的称呼。如今只是沿用了这些称呼而已，与该星球上是否遍布大海或黄金等没有关系。

我们今天要聊的就是排在第一位的水星。水星是离太阳最近的行星，它与太阳的距离仅为5790万公里（0.38天文单位）。水星在太阳强大引力的“摧残”下，外部没有多余物质，更甭提大气层了。它几乎只是一颗原始行星的星核。水星的质量是3.3×10∧23kg，仅相当于地球的5.5％。

论个头，水星只比地球的卫星月球稍大，其半径只有2440千米。而且水星地表酷似月球表面，有环形山、平原、盆地等等。但是与水星较小的体形相反的是，其密度十分之高，约为5.427g/cm³。在太阳系八大行星中，水星的密度仅次于地球，位列第二。

密实的水星富含铁矿，约有2万亿亿吨。按目前人类的消耗水平，够我们开采2400亿年。以当下的科技水平，人类若是想去水星采矿，是万万做不到的。水星昼夜温差可达600摄氏度，白天太阳直射的地方温度高达427摄氏度，夜晚来临，阳光照不到的地方温度会低至－173摄氏度，简直是冰火两重天。

水星是八大行星中公转周期最短的。它绕太阳公转一圈只需88天，水星上的一年还没地球上的一季度长。水星的自转却很慢，它自转一圈需要58天。从某种意义上来说，水星的一天可以等于水星上的两年，这与水星的慢自转、快公转有关。水星公转2周和自转3周，刚好周期重合，完成一个日出日落。

这理解起来好像有些费劲，但水星接下来带给科学家的困扰，却是连牛顿都无能为力的。

水星近日点进动问题，水星在绕太阳公转时，轨道并不是一个封闭的椭圆。水星每转一圈，它的轨道位置就前移一点，此为进动。经过观察水星的实际进动速率，与牛顿力学求解的值存在较大误差，一百年约有43角秒。学界想尽各种办法，始终无法解释为何会造成这种误差，甚至有人提出存在一颗尚未被发现的行星，其引力影响了水星的运行轨道。

直到科学巨匠爱因斯坦的广义相对论横空出世，在考虑了大质量的太阳对水星附近时空的弯曲效应后，才完美解决了这43角秒的误差。理论预言在和实际观测拉扯了半个多世纪后，终于握手言和。

行文至此，聊个水星，都已经扯到高大上的相对论了。但是我们从小就有的疑问似乎还没彻底搞明白——水星上究竟有没有水？

通过上文的介绍，我们知道水星上没有大面积的海洋，那会有少量的液态水存在吗？遗憾的是，水星那样恶劣的条件，液态水是根本不可能存在的。唯一的可能就是以冰的形式存在。

水星的自转轴几乎与黄道面垂直，意味着几乎没有倾角（不到1度）。众所周知，地球赤道面与黄道面存在23度的倾角，所以我们能感受一年四季不同的温度变化。没有倾角的水星，在它的极地就会存在永远照不到太阳的阴暗深坑，在这些低温深坑（永久阴影区）里很可能会有水冰存在。

学界对于这个推测的正确与否，争论了二十多年。直到2014年，NASA的水星探测器信使号发回了一张震撼全球的照片，照片中显示在水星北极地区一处陨石坑中，发现了水冰。最新研究表明，水星极地这些永久阴影区所储藏的水冰，远比我们想象的要多得多。据估计，可能有1千至1万亿吨的水冰，冰层深度超过20米。

这么多的水冰究竟从何而来，难道是天上掉下来的？

的确，还真有这种可能性。水星上的冰，可能是由彗星等富含水冰的小天体，撞击水星地表，恰好落在了永久阴影区，长年累月积累下来的。

另一种较为可信的解释是，太阳风裹挟着带电粒子撞击水星地表后，土壤中的矿物质羟基被释放了出来，羟基在水星表面相互撞击，就会生成水分子。这些水分子若在永久阴影区就会被冻结成冰，逐年积累下来便形成了如今的水星冰层。

水星是颗神奇的星球，还有许多未解之谜。水星上富含铁矿，还有这么多的水冰存在。按理说应该是探索的大热门，可是迄今为止，人类拜访孤独的水星，其次数还不足三次。这又是为何？

我们下次再聊。

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