水星新发现
Dr. Tony Phillips
译自Science@NASA，2008年7月3日
2008年7月3日：水星的磁场是“活跃”的。火山喷出物包围了该行星上庞大的卡路里（Caloris）盆地。而水星的自我收缩比先前设想的还要厉害。
这只是NASA的信使号（MESSENGER）作出的新发现中的几项，该探测器于2008年1月14日飞掠了水星。这些结果发表在7月4日《科学》杂志专刊的11篇系列论文中。
《科学》杂志的6篇论文是关于行星地表研究的，包括其色彩、矿物以及地形。举例来说，下面这张增强色图片揭示了卡路里盆地边缘的火山喷出物迹象，该盆地是太阳系中最大、最年轻的撞击盆地之一：
卡路里盆地以及毗邻地区的彩色图象，盆地边缘之内的橙色部分标示出了据信起源于火山的地貌位置。大图请点击 更多请点击（图片提供：Science/AAAS）
布朗大学的James Head是《科学》杂志一篇论文的第一作者，他说：“结合水手10号与信使号的数据，科学小组可以重建出整个卡路里盆地内部的地质历史。盆地产生于太阳系形成后头10亿年的重撞击时代，成因是小行星或彗星的撞击。与月海一样，跟随其后的是火山活动期，产生的岩浆流填充了盆地的内区。这样的火山作用造就了内区平原相对浅的红色物质，其上又交叠了（较新的）撞击环形山沉积物。”
在卡路里盆地找到的火山喷出物解决了在行星科学家中的一场持久辩论：水星上的光滑平原，例如卡路里盆地的内区，是由于岩浆喷射还是其他过程造就的？岩浆说取得了胜利。
右图：靠近卡路里盆地边缘的地方，宽阔而平滑的半球状结构以及盾状结构被解释为火山的产物。肾状凹地周围的明亮晕环可能是火山爆发喷出物的沉积。大图请点击 示意图请点击（图片提供：Science/AAAS）
《科学》杂志上发表的结果中，最激动人心的一项涉及了水星的磁场。直到1970年代水手10号发现了水星的磁场之前，地球是唯一已知存在全球性磁场的类地行星。地磁场是炽热液态铁核的搅动通过磁发电机机制产生的。研究人员困惑于水星磁场的原因是，它的铁核据信在很久以前就已冷却，不再产生磁场。一些研究者认为，磁场可能是过去时代的残存，冻结在行星外壳中。
信使号的数据表明，与设想的相反，水星磁场似乎是由行星中心的活跃发电机产生的。它并不是残存物。
马里兰州劳雷尔约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的Brian Anderson说：“信使号的测量表明，与地球类似，水星的磁场主要成分是偶极的，这意味着它有南磁极与北磁极。偶极磁场的事实，以及没有发现可以标示磁化外壳的短波反常特性，都支持了这样的观点，也就是我们所目睹的是当代的发电机。我们正期待着10月的飞越以及在轨的年份，这样就可以知道在行星其他地方的情况，并证实磁场来自水星核心的理论了。”Anderson是一篇论文的第一作者。
右图：被叶状陡坡扭曲的环形山。更多实例请点击（图片提供：Science/AAAS）
水星的核心占据总质量的60%，这比其他行星的核心至少要大上两倍。超大核心的冷却导致的是行星显著的收缩，其表现形式就是名为叶状陡坡（如右图）的悬崖状“褶皱”。信使号的首席研究员、华盛顿卡内基研究所的Sean Solomon解释道：
“水星最主要的构造地形就是叶状陡坡，巨大的悬崖标示着地壳的断层，形成于附近区域的收缩过程中。它们告诉我们的是核心的冷却对于地表演化的重要性。在重撞击时代结束后，行星核心区域的冷却不仅为磁场发电机提供了能量，还导致了整个行星的收缩。信使号飞越传回的数据表明，收缩程度至少比先前的设想要大上1/3。”
这次飞越还第一次观测了水星独特的外逸层中的带点粒子。外逸层是极端稀薄的一层大气，分子彼此间距极大，与相互撞击的概率相比，更有可能与行星表面碰撞。外逸层中的物质主要来自水星自身的表面，被太阳辐射、太阳风撞击与流星体蒸发而吹到空中。
来自科罗拉多大学的论文作者Bill McClintock说：“信使号可以从3个地方观测水星的外逸层——日半球、昼夜分界线也就是明暗界线，以及长达25000英里（40000千米）的钠尾。在外逸层中发现了氢、氦、钠、钾以及钙元素的原子，其他元素几乎可以肯定也在这里存在着。这些原子被太阳辐射压加速，离开水星，并形成长长的原子尾，飞离太阳。但它们的丰度取决于所处地是白天还是黑夜，还有磁场与太阳风的作用，可能还受纬度的影响。”
“水星外逸层极其活跃。”他对此大为惊讶。
另一项令人惊讶的重要科学发现涉及水星的磁层，也就是环绕着行星的磁泡。密歇根大学的Thomas Zurbuchen解释说：“水星的磁层充满了许多（种类的带电粒子），有原子，也有分子。让人惊奇的是，与木星系统中的木卫一离子环相比，‘水星离子云’的复杂性更高，组分更为繁杂。”云中的成分与太阳风并不相符，研究者因此得出的结论是“物质来自行星的表面。这一观测意味着，此次飞越率先勘察了表面的组分。”
右图：来自信使号FIPS传感器的数据揭示了水星离子云的成分。大图请点击 更多请点击（图片提供：Science/AAAS）
APL的信使号任务科学家Ralph McNutt评论道：“当你仰望天空中的行星时，它看起来只是个简简单单的光点。但当你通过信使号的所有‘感官’经历过水星近距离飞越，在不同波段看过它，感受它的磁场性质，接触它的地表特征与高能粒子之后，你所感知的就是个复杂的系列，而不再仅仅是个岩石金属球体了。”
Solomon补充说：“尤显非凡的是，如此丰饶的数据富矿来自两天的成像观测、仅仅30分钟的行星磁层与外逸层采样，还有10分钟不到的高度测量，还有在最近距离飞越前后收集的其他数据。信使号的飞越是一次巨大的成功。”
而这仅仅是开始。另外两次飞越安排在了2008年10月以及2009年9月。之后，信使号将于2011年真正进入环水星的轨道。激动人心的时刻还在前面等待着。请继续关注Science@NASA的更新报道。
