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再见，“信使”！
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Will Gater 文 Shea 编译 |
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在美国宇航局的信使任务即将结束之际，让我们来看看它向我们揭示了哪些有关水星的秘密。  美国宇航局（NASA）的信使探测器在2010年5月6日拍摄了一张照片。这张照片也许是有史以来从太空发回的最乏味影像之一——在黑色的背景上有着几个白点。在照片上的一角可以看到2个小小的圆形，一个明显大于另一个，显得很明亮。 湮没在航天机构每个月都会发布的众多绚丽天体图像之中，你完全有理由忽略这张照片的存在。事实上，尽管它是黑白的，但“信使”在那天所拍摄的并不是宇宙深处的天体。在许多方面，这幅图像其实总结了自2004年发射升空以来它究竟飞了多远；而今天则代表着“信使”任务已临近其最后的篇章。“信使”所拍摄的这两个天体是地球和月球。 在约1.83亿千米的距离上，“信使”接到指令，把它的照相机对准了家的方向。然而，虽然从这么遥远的距离上拍摄了地球，但它的最终目的地却是布满了环形山且为太阳所炙烤的水星。 在拍摄这幅地球和月球的图像之前，“信使”已3次飞掠了水星。对于科学家们而言，首次飞掠无疑是整个任务中最难忘的时刻。“信使”上的成像系统会负责传回水星的第一批图像。那时，该团队的成员围坐在控制中心的计算机前焦急地等待。 这些科学家所特别感兴趣的是水星此前从未被世人所见过的一侧。NASA的“水手”10号在1974年和1975年飞过水星时也拍摄了它的照片，但它的照相机并不能看到水星表面的全貌。科学家们等待着“信使”解开所有的谜底。 计划接收到的第一幅图像就是水星此前未被见到过的半球。但由于种种原因，数据发送回地球的时间超出了预期，着实让每个人都提心吊胆。突然，在屏幕上出现了一幅水星从未被观测过半球的完美图像，欢呼声响了起来。科学家们意识到他们成功了，而“信使”则创造了历史。  满载的使者 除了照相机之外，“信使”还搭载了其他的仪器设备：用来研究水星化学组成的分光仪，用来勘测地形的激光测高仪以及用来研究水星磁场的磁强计。从第一次飞掠起，它就一直在发回有价值的科学数据。然而，它的目标并不仅仅是飞掠水星，“信使”所做的此前还从没有探测器做到过——进入环绕水星的轨道。 2011年3月18日，“信使”点燃了它的推进器，开始了环绕水星的第一圈。从那时起，它就成为了被放置在水星轨道上的眼睛，试图回答一些有关它的重大科学问题，包括水星的地质历史、内部结构、形成过程以及组成成分等。 当“信使”任务被提出来的时候，科学家们认为，一个环绕航天器的观测有助回答所有这些问题，这些问题的答案也会有助于提升我们对内行星的普遍认识。 今天，回顾“信使”对水星的探测，它确实极大地改变了我们的观念。有关水星的所有特征有史以来第一次被全面的普查。可以毫不夸张地说，“信使”完全改写了教科书中有关水星的内容。 在“信使”发回地球的所有科学数据中，它所拍摄的数以千计的图像也许是最显眼的。迄今，它已拍摄了超过25万幅的高分辨率图像，涵盖水星及其布满环形山的地表，使得科学家们能够绘制出它的全球地图。 这些图像中的绝大多数都只进行了粗略的分析。详尽而深入的分析需要好几年甚至几十年的时间——图像数据实在太多了。  火山的疤痕 即便如此，“信使”所获得影像为水星的火山历史提供了大量的线索，科学家们已为之着迷了几十年。水星的表面看就像我们的月亮——具有远古撞击所留下的环形山，贫瘠，在一定程度上只有一种颜色。但早先也有一些照片显示，它还拥有另一种更神秘的地形。 20世纪70年代在“水手”10号飞掠时，有人提出了一种诱人的可能性，水星表面有一些区域可能是火山熔岩地貌，因为发回的图像显示其水星上存在一些相对平缓的区域。形成平缓且少环形山地形的最简单方法之一便是用熔岩重塑地貌。 但在那个时候，科学家们发现月球上一些平缓的地形是由于剧烈撞击的喷出物流化覆盖所导致的，于是他们认为同样的过程也适用于水星。所以，虽然水星表面具有熔岩重塑的间接证据，但就火山活动是否真的曾在水星上发生过仍无定论。 这一切都随着“信使”抵达水星而改变。没用多长时间，它的照相机和仪器便发现了水星过往火山的证据。 “信使”向我们展现了熔岩流淹没陨击坑和其他之前业已存在的特征，平缓区域和周围年老地形之间的光谱差异，以及与火山过程有关的广阔熔岩平原。现在还知道，至少在几亿年前，水星最古老的地壳消失了，最好的解释是火山的熔岩流覆盖了之前的表层物质。 “信使”甚至发现，自水星形成之后，因冷却其半径已惊人地减小了7千米。  水星两极的冰 不过，它做出的最让人着迷的发现是在水星的两极。 在20世纪90年代初，雷达图像显示，水星的北极和南极拥有在雷达上“明亮”的物质。这些地区的雷达特征与木星的冰质卫星和火星的极冠相一致，这表明水星上的这些物质可能是水冰。 后来发现，一些雷达上的亮点就位于环形山内，更加深了它的神秘感。它支持了这些环形山的永久阴影区内存在水冰的假设，但还无法被确认。“信使”的科学家希望能为此提供一些线索。 从轨道上，“信使”的中子分光仪探测在水星北极附近有氢积聚，科学家们认为这是有水冰存在的证据；水星激光测高仪的观测则给出了这些永久阴影区的位置，使得许科学家可以定出那里地表和地下的温度。 研究分析显示，雷达上的明亮区域与地下的水冰相吻合。有关水星北极地区存在水冰的证据在不断增加，而“信使”照相机系统团队则做出一个惊人的发现。通过利用散射进一些环形山阴影区的微光，他们拍摄了先前不为人知的环形山底部的图像。值得注意的是，在一些环形山中，“信使”拍摄到了明显的浅色区域，那里也是雷达上的明亮区。 虽然许多证据都表明它是水冰，但这些所看到的明亮区域也有可能是散射光的结果或者是相机的问题。为了确定这一点，需要对同一区域在不同的光照条件下拍摄多幅图像。结果显示，明亮区域所在位置与第一幅图像的完全一致。这时科学家们才确信他们所看到的是真实的！ 这些水冰的确切起源至今仍是一个谜。由于水星非常靠近太阳，其组成成分中本身所具有的水很快就会流失。目前流行的观点认为，这些冰来自彗星或者富含挥发性物质的小行星的撞击。  最后的下降，最后的数据 随着“信使”任务的临近尾声，这个谜题将留待未来的探测任务来解答。为了保持环绕水星的轨道，“信使”的引擎需要不断点火。这是因为来自太阳的引力会持续地降低它到水星表面的高度，所以“信使”会时不时地发动引擎来抬升自己的轨道。 为了延续任务，地面控制人员分别在2014年的6月、9月和10月进行了3次轨道修正机动。2015年1月21日则进行了第4次的轨道抬升，把距离水星表面的最近距离从25.7千米拉高到了105.1千米。 2015年4月14日，“信使”进行了最后一次轨道机动，来再次抬升轨道。它预计会在美国东部夏令时间2015年4月30日下午3:25～3:30之间的某个时候撞上水星，但确切的时间点不明。 不过，“信使”并不会就此坐以待毙。一些最有趣的观测将会在其任务的最后几周中展开，届时“信使”到水星表面的距离只有15千米。有了这些前所未有的数据以及大量已经收集的数据，“信使”可以让科学家们再忙碌上很多年。虽然会觉得好像失去了一位亲密的朋友，但科学家们并不遗憾，因为“信使”所取得的成绩远超预期。  毫无疑问，“信使”不会是造访水星的最后一个航天器。欧洲空间局正忙于准备它的水星探测任务，计划将在2016年7月发发射。水星是一个艰难困苦的地方，高温和强辐射无不让人却步。但只要能经受住这些挑战，任何探测器都有可能给我们带来新的惊喜。
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[Sky at Night 2015年3月]
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2001-2015 火流星工作组制作
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