太陽系有著許許多多的奧秘。如果你想要知道其中那些最大奧秘的答案，那么越接近太陽越好。建議你最好到水星去，它是太陽系中的一顆“謎星”，而且還是一顆能——

夜空中有一顆明亮的星，依偎在太陽的身旁。它在我們的眼前晃來晃去，我們用肉眼就可以看得見它，但卻很難見到它。對(duì)于我們來說，這顆星擁有太多的秘密：它離太陽不遠(yuǎn)，位于太陽系最熱的一端，蘊(yùn)藏著許多太陽系形成時(shí)期的古老信息；它是一顆地球型行星，和地球連理同根，“血緣”相近，擁有大量尚未知曉的地球型行星的秘聞；它最接近太陽，只要能精確地測(cè)量它的運(yùn)動(dòng)，它就可以被看作是檢驗(yàn)愛因斯坦的廣義相對(duì)論的優(yōu)質(zhì)“桿秤”。如果我們把這顆星比作太陽系中的一只“麻雀”，那么解剖這只“麻雀”，對(duì)于天文學(xué)、地球科學(xué)和基礎(chǔ)物理學(xué)來說，都具有重要的意義。這顆星，西方人叫它“麥邱立”，而我們中國(guó)人則稱它為“水星”。

五個(gè)極端

水星是太陽系八大行星之一，同金星、地球和火星一道，屬于內(nèi)行星。不過，與其他內(nèi)行星相比，水星顯得很特殊，表現(xiàn)在它明顯存在五個(gè)“極端”： 離太陽極端近，溫差極端大，體積極端小，密度極端高，人類對(duì)它考察得極端少。

水星是太陽系中最接近太陽的大行星，到太陽的距離最近時(shí)只有4600萬公里，最遠(yuǎn)時(shí)有7000萬公里，平均5800萬公里，約等于地球到太陽平均距離的1/3。由于接近太陽，受到強(qiáng)大的太陽引力吸引，水星時(shí)時(shí)都有被拉向太陽的危險(xiǎn)。為了抵御強(qiáng)大的太陽吸引力而不至于落到日面，水星依照萬有引力定律在軌道上快速奔跑，利用奔跑產(chǎn)生的離心力平衡太陽的強(qiáng)大吸引力。據(jù)計(jì)算，水星的運(yùn)行速度平均為每秒47.89公里，88天就繞太陽運(yùn)行1圈。

由于接近太陽，水星深深地沐浴在太陽的光輝之下，還“游弋”在太陽強(qiáng)大的“引力海洋”之中。因此，無論是在地面還是在空間，我們都很難觀測(cè)水星。在地面看水星，它與太陽分開的最大角度是28.3度，只能在清晨太陽出山前或黃昏太陽落山后不久的時(shí)間段內(nèi)看到它。所以，雖然人類早在公元前3000年就已知道水星的存在，但迄今為止，對(duì)于水星的地面觀測(cè)資料依然很少。而在空間探測(cè)水星，由于強(qiáng)烈的陽光照射和巨大的太陽引力，飛船很難進(jìn)入環(huán)繞水星的觀測(cè)軌道，即使借助其他力量進(jìn)入了觀測(cè)軌道，飛船及其上面的儀器設(shè)備也難以承受時(shí)而高溫、時(shí)而寒冷的巨大溫差變化。由于接近太陽，水星的表面溫度差異很大。在陽光照耀下，水星表面溫度能高到427℃；而在水星兩極常年照不到陽光的隕擊坑中，溫度卻低到零下183℃。因此，到目前為止，只有“水手10號(hào)”和“信使號(hào)”兩艘飛船考察過水星，其中“水手10號(hào)”只拍攝到44％的水星表面圖像，而“信使號(hào)”只探測(cè)過水星一回。此外，這兩艘飛船還都是在環(huán)繞太陽運(yùn)行的軌道上接近水星的。因?yàn)楸挥^測(cè)得太少，難怪水星至今在許多方面都還是謎。

水星的直徑是4880公里，不到地球的2/5，僅比月球大一點(diǎn)，比太陽系里最大的兩顆衛(wèi)星——木衛(wèi)三和土衛(wèi)六還小。以前說在太陽系九大行星中，水星僅比冥王星大，現(xiàn)在冥王星已被逐出“大行星”行列，水星便成為太陽系中體積最小的“大行星”。

別看水星體積小，它卻是太陽系里星體物質(zhì)最稠密的天體。水星密度為每立方厘米5.43克，略小于地球。這里所說的密度不包含“引力壓縮效應(yīng)”，也就是說，沒有考慮行星引力對(duì)行星密度的影響。如果考慮“引力壓縮效應(yīng)”，水星密度為每立方厘米5.3克，地球?yàn)?.4克，水星密度比地球大。因此，可以說水星是太陽系天體中密度最大的天體。

鐵石“心腸”

假如我們像切西瓜一樣飛起一刀將行星切成兩瓣，那么在其剖面上，從里到外將分為核心、幔和殼層三部分。核心是行星最里面部分，因?yàn)槟抢餃囟群芨?，所以核心常常是熔化的流體；殼層是行星的固體外殼，一般由巖石礦構(gòu)成；幔位于核心與殼層之間，熔點(diǎn)比殼層低，幔里的物質(zhì)推測(cè)也是熔化的。

據(jù)推算，水星的核心很大，其體積約占水星體積的40％以上，而地球核心則只占到17％。相比之下，水星核心在水星體積中所占比例比地球核心大1倍多。這個(gè)比例在其他大行星中也是最高的。有這樣高的密度，水星的核心就一定含有豐富的鐵。地質(zhì)學(xué)家估計(jì)，水星組成中約70％是金屬，30％是硅酸鹽礦（巖石）。最近的研究表明，水星的核心是熔化的，在核心周圍是厚600公里的幔。

水星的巨大鐵核是怎么形成的呢？科學(xué)家提出了以下三種理論。

A.水星是由太陽周圍的熱氣體云形成的。在那里，高熔點(diǎn)金屬可以凝結(jié)成固體，而巖石物質(zhì)卻因溫度高而濃縮不到一起，最終留下了金屬含量豐富的行星胚胎——原始水星。

B. 在太陽系形成初期，一顆質(zhì)量為原始水星1/6的微行星穿過原始水星，將其殼層和幔撞碎，從而留下巨大的鐵質(zhì)核心。

C.原始水星形成于太陽劇烈加熱以前。在年輕的太陽熱起來時(shí)，水星外層的巖石物質(zhì)被蒸發(fā)。最近有科學(xué)家對(duì)水星的形成進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬，結(jié)果顯示，在早期的太陽系周圍，有巨大的小行星狀天體穿越、撞擊和聚集?？茖W(xué)家據(jù)此推測(cè)，或許有一顆從火星或火星軌道外來的天體非常猛烈地撞進(jìn)水星，把許多水星外層物質(zhì)撞到太空中，留下的行星只有原來的一半大小，后來就變成了今天的水星。

水星的巨大鐵核產(chǎn)生了磁場(chǎng)。“水手10號(hào)”觀測(cè)暗示，水星的磁場(chǎng)強(qiáng)度約為地球磁場(chǎng)強(qiáng)度的1/100。場(chǎng)強(qiáng)雖不大，但顯示為全球磁場(chǎng)，而且像地球磁場(chǎng)一樣是偶極場(chǎng)，磁傾角近似為零。前不久，射電望遠(yuǎn)鏡測(cè)量出，水星幔內(nèi)的物質(zhì)處于熔化狀態(tài)并且在激烈地?cái)噭?dòng)。內(nèi)部有運(yùn)動(dòng)的熔化導(dǎo)電金屬鐵，周圍有薄薄的絕緣巖石，這表明水星確有可能產(chǎn)生磁場(chǎng)。

什么是磁場(chǎng)？它具有吸引鐵的性質(zhì)。我們都知道，吸鐵石能夠吸引含鐵物質(zhì)，表明它有磁場(chǎng)。中學(xué)物理告訴我們，通電的螺線管也能吸引含鐵物質(zhì)，所以通電的螺線管也有磁場(chǎng)。行星磁場(chǎng)產(chǎn)生原理與通電螺線管相同，都是電荷流動(dòng)的結(jié)果。行星磁場(chǎng)通常產(chǎn)生于行星的核心，這里有導(dǎo)電區(qū)域，有熔化的金屬鐵，而且熔化的金屬鐵還在作環(huán)流運(yùn)動(dòng)。也就是說，這里有電荷流動(dòng)，因此能產(chǎn)生磁場(chǎng)。

我們說水星有巨大的鐵核，是指它的鐵核相對(duì)于它的體積而言的。同地球核心相比，水星的鐵核依然很小，其直徑只有地球核心的一半。因此，在水星內(nèi)部導(dǎo)電區(qū)域產(chǎn)生的磁場(chǎng)是比較弱的。

磁場(chǎng)是行星的保護(hù)傘，較強(qiáng)的行星磁場(chǎng)能夠在行星周圍形成磁層，保護(hù)行星不受太陽風(fēng)粒子和宇宙線粒子的轟擊。地球上的生命能夠安然無恙地生活、活動(dòng)和工作，全靠地球磁層的保護(hù)?！八?0號(hào)”的測(cè)量結(jié)果表明，水星磁場(chǎng)強(qiáng)度有足夠能力反射太陽風(fēng)等離子體，在水星周圍形成磁層。

但是，也有人提出，水星的自轉(zhuǎn)很慢，59天才自轉(zhuǎn)1圈，幾乎只有地球自轉(zhuǎn)速度的1/60。這樣慢的自轉(zhuǎn)不太可能產(chǎn)生大的環(huán)流，因此難以在水星上產(chǎn)生較強(qiáng)的全球磁場(chǎng)。另外，至今我們還沒弄明白：究竟是什么東西使水星內(nèi)部保持熔化狀態(tài)？因此，水星磁場(chǎng)仍是一個(gè)謎。

表面如月

太陽系的天體都是46億年前由一團(tuán)原始星云演化而來的，因此它們連理同根，“血緣”相近，有許多相似之處。“水手10號(hào)”觀測(cè)表明，水星表面很像月面，有“月?！彼频膶掗熎皆蛧?yán)重撞擊產(chǎn)生的隕擊坑。但是，“水手10號(hào)”畢竟只探測(cè)到44％的水星表面，還有56％的水星表面隱匿在神秘的深空。因此，下面只能描述已得到探測(cè)的水星部分表面情況。

水星表面大部分為平原所覆蓋。大多數(shù)平原撞擊嚴(yán)重，是古老平原；也有一些年輕平原，它們很少遭到嚴(yán)重撞擊。水星平原可分為兩類：撞擊坑交錯(cuò)的平原和光滑平原。前者的隕擊坑的直徑大多在15公里以上，表明它們是古老的；光滑平原則是年輕的，上面的隕擊坑很少，這種平原出現(xiàn)在卡洛斯盆地周圍。科學(xué)家在這一盆地的對(duì)面觀測(cè)到一種“古怪地形”——一大片多山地形，他們認(rèn)為是由撞擊形成的。撞擊期間產(chǎn)生的沖擊波環(huán)繞水星傳播，然后聚集到一起并形成高壓，將水星表面撕破，最終形成了“古怪地形”。

“水手10號(hào)”的觀測(cè)資料還顯示，水星表面散布著許多撞擊形成的“麻點(diǎn)”，其中有巨大的多環(huán)盆地和許多熔巖流。撞擊坑的直徑在幾十公里到幾百公里之間，最大的撞擊坑是卡洛斯盆地和斯基納卡斯盆地。前者直徑1550公里，周圍有山環(huán)抱，中間類似月海，有平坦的黑色熔巖平原；后者是已知最大的水星盆地，直徑1600公里。這些撞擊坑是不同年代留下的，一些年輕撞擊坑有明顯的周圍地帶，有明亮的“射線”射出。另一些撞擊坑則已高度退化，流星轟擊點(diǎn)周圍地帶已變得光滑了。

在“信使號(hào)”之前，地面望遠(yuǎn)鏡和“水手10號(hào)”在水星表面上觀測(cè)到6種特征，分別是：返照特征（標(biāo)志反射率不同的區(qū)域）、山脈、平原、山脊、懸?guī)r和山谷。2008年1月14日，“信使號(hào)”從水星附近經(jīng)過，對(duì)水星表面再次進(jìn)行了探測(cè)，目前觀測(cè)資料尚未全部公布。

水星表面的主要特征同撞擊有關(guān)，同太陽系其他行星一樣，水星所受的撞擊主要發(fā)生在兩個(gè)時(shí)期：一是在46億年前的行星形成時(shí)期，二是在38億年前開始的所謂“最近嚴(yán)重打擊時(shí)期”。在前一時(shí)期，整個(gè)水星表面都遭到撞擊并引發(fā)火山活動(dòng)，從行星內(nèi)部噴發(fā)出來的巖漿填進(jìn)盆地，產(chǎn)生了“月海”般的光滑平原。

為了全面了解水星面貌，“信使號(hào)”已于2008年1月14日開始拍攝另一半水星表面圖像，還將于2008年 10月6日第二次接近水星，探測(cè)那些未被探測(cè)過的水星表面。

水星周圍沒有空氣，流星和小行星可以長(zhǎng)驅(qū)直入撞擊水星表面，而這些撞擊痕跡完整地保留在水星表面。因此，只要畫出完整的水星表面圖，就能推斷自它誕生以來太陽附近碰撞的頻率和可怕程度，進(jìn)而分析太陽系是如何形成的。

極地堅(jiān)冰

由于水星距離太陽很近，所以光學(xué)望遠(yuǎn)鏡在觀測(cè)水星方面作用不大。從1991年開始，天文學(xué)家用雷達(dá)測(cè)量水星，即先向水星發(fā)射雷達(dá)波，然后用接收機(jī)接收從水星反射回來的回波，分析這些回波以獲取水星知識(shí)。

在觀測(cè)中，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，雷達(dá)波射向水星極區(qū)后，接收到很強(qiáng)的回波，而且是反射信號(hào)。這種信號(hào)與從火星極冠和木星的冰衛(wèi)星上反射回來的波相似。這暗示水星反射物質(zhì)很可能是冰。雷達(dá)回波還給出另一種信息：雷達(dá)屏幕上的亮點(diǎn)與在水星極區(qū)隕擊坑中見到的其他特征相同，這表明冰存在于水星極區(qū)隕擊坑內(nèi)，這些隕擊坑是“寒冷的陷阱”。

你也許會(huì)覺得奇怪：在極強(qiáng)的陽光照耀下，水星表面熱得能將鉛都熔化掉，為何在水星極區(qū)還有冰沉積呢？原來，水星沒有大氣保溫，在太陽直射的地區(qū)，溫度很高，能熱到427℃，而在沒有太陽照耀的地區(qū)，溫度驟然降低到零下183℃。水星極區(qū)隕擊坑內(nèi)長(zhǎng)期處在陰影當(dāng)中，所以溫度很低不足為怪。

水星上有水嗎？水星的名字很可能會(huì)讓人誤認(rèn)為水星上也有水，但事實(shí)上水星是一個(gè)無水的世界。那么，水星上的冰又是從哪里來的呢？要弄清這個(gè)問題，就需要了解水星冰的組成?？上У氖?，目前還不知道這些冰是由什么物質(zhì)構(gòu)成的，可能是水冰，也可能是其他物質(zhì)，例如硫結(jié)成的冰。如果水星極區(qū)的沉積物是水冰，那一定是彗星撞擊留下的；如果是硫結(jié)成的冰，則可能來自水星內(nèi)部，是火山活動(dòng)的結(jié)果。由于雷達(dá)測(cè)量的精度較差，測(cè)不出細(xì)節(jié)，所以目前還無法對(duì)此下結(jié)論。

“信使號(hào)”飛船上裝有伽瑪射線和中子頻譜儀，能探測(cè)水星極區(qū)沉積的氫，從而確定極區(qū)可不可能有水。而這艘飛船上的紫外頻譜儀和高能粒子頻譜儀，則能直接測(cè)出沉積物蒸發(fā)的硫。換句話說，這些儀器有可能揭示水星極區(qū)冰的組成。

“信使號(hào)”于2008年1月14日接近水星時(shí)，飛船位于水星赤道區(qū)域上空，探測(cè)不到極區(qū)隕擊坑。為了探測(cè)極區(qū)隕擊坑里的冰，科學(xué)家將調(diào)整“信使號(hào)”的控制裝置，使它在接近水星時(shí)把探測(cè)器指向極區(qū)，以尋找冰上蒸發(fā)物的泄密信號(hào)。按照計(jì)劃，“信使號(hào)”將于2011年接近水星，對(duì)它作進(jìn)一步探測(cè)。2013年，歐洲空間局和日本宇航局將聯(lián)合發(fā)射一艘專門探測(cè)水星的飛船——“畢匹科倫波”。利用這些飛行器，人類或許最終可以揭開水星極區(qū)冰體之謎。

檢驗(yàn)相對(duì)論

在太陽系八大行星中，水星的軌道是最奇怪的，它不像其他大行星軌道那樣近似為圓形，而是扁扁的橢圓形，軌道周長(zhǎng)很短，88天就繞太陽轉(zhuǎn)1圈。此外，其他大行星軌道都位于黃道面附近，而水星的軌道面則同黃道面交成7度角。更有趣的是，水星軌道面還在擺動(dòng)：從太陽向右擺動(dòng)4.6萬～7萬公里后，再往回?cái)[。

古怪的水星軌道引起了許多科學(xué)家的關(guān)注，它是如何形成的呢？有人認(rèn)為它是水星遭受撞擊的結(jié)果，但多數(shù)人認(rèn)為它是引力造成的：引力輕輕一推，看似影響不大，但在太陽系形成時(shí)期，一顆行星體連續(xù)近距離通過另一顆行星體，就可能產(chǎn)生如此明顯的作用。水星的這種奇怪的軌道擺動(dòng)現(xiàn)象被稱為“水星軌道進(jìn)動(dòng)”，而且還被科學(xué)家看作是檢驗(yàn)廣義相對(duì)論的三大證據(jù)之一。

為什么研究水星軌道能夠檢驗(yàn)相對(duì)論呢？愛因斯坦指出：廣義相對(duì)論效應(yīng)總是要改變行星軌跡的。水星最接近太陽，在太陽質(zhì)量造成的彎曲時(shí)-空內(nèi)外遨游，對(duì)太陽引力最敏感，水星所處的這種特殊位置必然要改變水星自己的軌道。

歐洲空間局和日本宇航局計(jì)劃聯(lián)合發(fā)射新的水星探測(cè)器——“畢匹科倫波”，主要目的就是檢驗(yàn)廣義相對(duì)論。

要檢驗(yàn)廣義相對(duì)論，關(guān)鍵在于精確測(cè)量水星的運(yùn)動(dòng)，而這又主要取決于能否精確控制飛船的位置。按照計(jì)劃，利用飛船上的無線電裝置，“畢匹科倫波”能把自己的位置控制到精確度達(dá)到10厘米以下，而這樣推算出的行星運(yùn)動(dòng)可以精確到10米以內(nèi)，比現(xiàn)在的精確度（精確到幾千米）提高幾百倍。因此，科學(xué)家熱切期望“畢匹科倫波”能夠成功。

屆時(shí)，“畢匹科倫波”不僅要檢驗(yàn)廣義相對(duì)論，而且還要檢驗(yàn)超越廣義相對(duì)論的新物理理論。目前，引力物理學(xué)家和宇宙學(xué)家越來越相信，測(cè)量精度一旦超過一定的水平，廣義相對(duì)論就可能被打破！新近提出的“新能場(chǎng)”就是一個(gè)例子。

“新能場(chǎng)”是在討論宇宙論時(shí)提出來的一個(gè)全新概念。宇宙論是由廣義相對(duì)論推斷出來的，它認(rèn)為宇宙起源于一次大爆炸，爆炸后慢慢向外膨脹。隨著宇宙的擴(kuò)大，膨脹速度逐漸減慢。也就是說，宇宙是減速膨漲的。這個(gè)結(jié)論早在1929年就被著名天文學(xué)家哈勃的觀測(cè)結(jié)果所證明。總結(jié)這些觀測(cè)結(jié)果，哈勃還建立了著名的哈勃定理。

然而，在20世紀(jì)90年代中期的超新星觀測(cè)中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，宇宙不是減速膨脹，而是加速膨脹。這一結(jié)論得到了包括“威爾金森微波各向異性探測(cè)器”的探測(cè)結(jié)果在內(nèi)的許多觀測(cè)結(jié)果的證實(shí)。

為了解釋宇宙加速膨脹的原因，一些科學(xué)家提出了“新能場(chǎng)”（例如暗能量）假設(shè)。可是，引進(jìn)的每一個(gè)“新能場(chǎng)”都同廣義相對(duì)論預(yù)計(jì)的引力行為發(fā)生了微小偏離。如果“畢匹科倫波”能夠探測(cè)到這種偏離，就有可能為發(fā)現(xiàn)這些神秘的能場(chǎng)性質(zhì)找到有力的線索。

水星殖民地

航天事業(yè)的發(fā)展向人類展示出美好前景，將來人類不僅可以環(huán)繞別的行星作軌道旅行，而且可以走出地球，到別的行星上安家落戶。地球人走向別的星球，猶如資本主義國(guó)家向外尋找殖民地。借用“殖民地”這個(gè)詞，西方學(xué)者把人類走出地球、在太空建設(shè)的生活區(qū)稱為“空間殖民地”。同火星、金星、月球和小行星一樣，水星也是內(nèi)太陽系空間殖民地的目標(biāo)之一。

乍看起來，極度高熱的水星根本不是適合人居之地，但開發(fā)水星殖民地其實(shí)有諸多有利條件。正因?yàn)樗呛芙咏?，所以可從太陽獲取大量能源。據(jù)推算，太陽在1秒鐘內(nèi)發(fā)射37億億億焦耳熱量，這么多熱量足以將太陽和地球之間一座長(zhǎng)達(dá)3000米的冰橋融化成水！這些熱量散發(fā)到行星際空間和太陽系天體上，其中來到地球的約為其中的22億分之一，可就是這小小的22億分之一能量，就夠供地球上的汽車使用2萬年！水星比地球更接近太陽，水星上每平方米接收到的太陽能是9.13千瓦，相當(dāng)于地球上接收到的6.5倍。相對(duì)來說，太陽能是一種取之不盡、用之不竭的天然資源，它將為開發(fā)水星提供可靠的能源保障。目前，科學(xué)家已在地球附近進(jìn)行了“太陽帆”試驗(yàn)。如果能將“太陽帆”發(fā)射到水星附近，一個(gè)水星“太陽帆”就能得到6.5個(gè)地球“太陽帆”的熱能。

有資料顯示，水星土壤里含有豐富的“氦-3”。這是重要的核聚變?cè)?，開采它，利用它，對(duì)未來發(fā)展太陽系經(jīng)濟(jì)有著不可估量的作用。

“阿波羅”飛船登月過程表明，人類上月球會(huì)遇到微重力難題。宇航員在月面走路只能像袋鼠那樣一跳一蹦地前進(jìn)，原因是月球表面引力只有地球的1/6。宇航員在微重力下生活不僅不方便，而且長(zhǎng)期處在微重力下還會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松，影響健康。而在水星上，這種情況有所改善。月球直徑只有3476公里，而水星直徑是4880公里，水星的體積比月球大得多，加上水星有巨大的鐵核和很高的密度，結(jié)果造成水星表面引力是月面的2倍多。

當(dāng)然，作為太空殖民地的候選地之一，水星的缺點(diǎn)也顯而易見：缺乏明顯的大氣，過于接近太陽，自轉(zhuǎn)緩慢。這些都是在水星上建殖民地的不利因素。

能否成為太空殖民地，大氣是一個(gè)重要因素。它是行星的“保護(hù)傘”，不僅能為“殖民者”提供呼吸的氧氣，而且能散射陽光，調(diào)節(jié)溫度，保護(hù)行星表面不受外來宇宙線的襲擊。在一顆行星上能否建設(shè)殖民地，在很大程度上取決于它具不具備大氣。而一顆行星有沒有大氣，則同它自身的質(zhì)量、表面溫度和大氣成分有關(guān)。只有具有強(qiáng)大吸引力的行星才有能力保存大氣。水星是太陽系內(nèi)最小的大行星，沒有能力保存周圍的氣體，因此水星周圍的大氣在很久以前就逃進(jìn)行星際空間去了?！八?0號(hào)”當(dāng)初3次接近水星時(shí)，對(duì)它的大氣進(jìn)行了多次檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)水星大氣的氣壓只有地球表面氣壓的萬億分之一。如此稀薄的大氣沒有能力散射陽光，因此水星的天空是漆黑的，就像罩上了一層黑色的天鵝絨。在“天鵝絨”上群星璀璨，相互爭(zhēng)輝，但見不到星星“眨眼”，因?yàn)樾切恰罢Ｑ邸笔谴髿庠斐傻摹?/p>

水星很靠近太陽，這是建立水星殖民地的最致命弱點(diǎn)。在水星周圍飛行的飛行器將深深淹沒在強(qiáng)烈的太陽光輝里，“游弋”在浩瀚的太陽“引力海洋”中。在陽光照耀下，水星表面溫度高達(dá)427℃，而常年位于陰影中的水星極區(qū)隕擊坑內(nèi)溫度卻低到零下183℃。環(huán)繞水星作軌道運(yùn)行的飛行器時(shí)而處在高溫下，時(shí)而落入寒冷中。巨大的溫差將使飛行器上的儀器設(shè)備壽命變短，性能變壞，甚至無法工作。而飛行器處在巨大的太陽引力之下，將被拉向太陽，很難進(jìn)入環(huán)繞水星的軌道。

有科學(xué)家說，在太陽引力作用下，航天器會(huì)發(fā)狂似的飛向太陽。因此，對(duì)于在軌道上環(huán)繞水星飛行的飛行器來說，沒有極為高超的控制技術(shù)是不行的，而這就要求有強(qiáng)大的控制火箭，這種火箭的體積不能小于發(fā)射飛船的火箭。要知道，美國(guó)在1973年發(fā)射的“水手10號(hào)”在飛向水星的途中，雖然借用了金星引力援助（關(guān)于“引力援助”這個(gè)問題，有興趣的讀者可參閱本刊2007年第9期文章《引力援助》），也未能進(jìn)入環(huán)繞水星的軌道，只是環(huán)繞太陽飛行。

除了飛船難以環(huán)繞水星飛行外，人類移居水星還要受到溫度制約。在晝夜分明的水星赤道地區(qū)，表面溫差太大，顯然不適宜人類居住。因此，水星居民將只能生活在常年結(jié)冰的極區(qū)隕擊坑中，最多能偶爾到赤道區(qū)域作短期旅行。

（本文圖片由美國(guó)宇航局、歐洲空間局提供）

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“畢匹科倫波”飛船

雖然發(fā)射環(huán)繞水星飛行的飛行器在技術(shù)上有很多困難，歐洲空間局和日本宇航局還是聯(lián)手研制并準(zhǔn)備在2013年發(fā)射環(huán)繞水星的“畢匹科倫波”飛船。這艘飛船將用高科技設(shè)備對(duì)水星進(jìn)行最全面、精度最高的探測(cè)，包括拍攝水星表面像，測(cè)定水星表面成分和水星結(jié)構(gòu)，探索水星大氣和磁場(chǎng)，進(jìn)而考察內(nèi)太陽系行星。

“畢匹科倫波”是以20世紀(jì)意大利著名科學(xué)家朱塞佩·科倫波的名字命名的，以彰顯他對(duì)水星所做的先驅(qū)性研究?！爱吰タ苽惒ā庇蓛蓚€(gè)獨(dú)立軌道站組成，一個(gè)是歐洲空間局研究水星的“水星行星軌道站”（MPO），另一個(gè)是日本宇航局研究水星磁層的“水星磁層軌道站”（MMO）。另外，“畢匹科倫波”還將攜帶一個(gè)轉(zhuǎn)移艙。

“畢匹科倫波”的飛行將采用兩種軌道。它將在日心軌道上飛行6年、行程70億千米，然后于2019年8月抵達(dá)水星。在飛往水星途中，它將利用月球、地球、金星以及水星本身的引力對(duì)軌道進(jìn)行調(diào)整。在水星附近，飛船將運(yùn)用太陽能推進(jìn)力和化學(xué)能推進(jìn)力抵消太陽的吸引力，降低飛行器速度，使之順利進(jìn)入觀測(cè)狀態(tài)。在觀測(cè)期間，MPO和MMO兩個(gè)軌道站將分開飛行，在各自的極軌軌道上環(huán)繞水星飛行。MPO軌道的近星點(diǎn)（軌道上距離水星最近的一點(diǎn)）為400千米，遠(yuǎn)星點(diǎn)（軌道上距離水星最遠(yuǎn)的一點(diǎn)）為1500千米，2.3小時(shí)運(yùn)行1圈。MMO的近星點(diǎn)為400千米，遠(yuǎn)星點(diǎn)為12000千米，9.2小時(shí)運(yùn)行1圈。

“畢匹科倫波”將力圖回答關(guān)于水星的以下12個(gè)問題：

1.為什么我們可以通過探測(cè)水星來了解太陽系原始星云成分和行星系統(tǒng)的形成？

2.為什么水星的無“引力壓縮密度”明顯高于其他所有類地行星和月球？

3.水星的核心是液體還是固體？

4.水星現(xiàn)在有板塊活動(dòng)嗎？

5.為什么水星有磁場(chǎng)，而金星、火星和月球卻沒有？

6.為什么光譜儀的觀測(cè)沒有揭示水星上任何鐵的存在，而這種元素卻被想象為水星的主要成分？

7.水星極區(qū)長(zhǎng)期有陰影的隕擊坑中的冰，是水冰還是硫結(jié)的冰？

8.尚未看到的水星那半個(gè)表面，跟“水手10號(hào)”拍攝的那半個(gè)表面明顯不同嗎？

9.水星外逸層的產(chǎn)生機(jī)制是什么？

10.在沒有電離層的情況下，磁場(chǎng)如何同太陽風(fēng)作用？

11.水星磁環(huán)境是由極光暗示的特征來表征的嗎？

12.既然水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)可以用時(shí)-空彎曲來解釋，那么我們利用水星接近太陽的優(yōu)勢(shì)就能提高檢驗(yàn)廣義相對(duì)論的精度嗎？

這些探測(cè)意義重大，不僅有益于澄清水星謎題，而且有助于破解地球乃至太陽系所有內(nèi)行星的奧秘。然而，要實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)計(jì)劃是困難的，它面臨著許多重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。最大的挑戰(zhàn)在于飛船要飛到太陽附近，要經(jīng)受強(qiáng)大的太陽引力吸引和強(qiáng)烈的陽光照射。就算利用月球、地球、金星以及水星自己的引力，再加上太陽能和化學(xué)能，飛行器克服了太陽的強(qiáng)大吸引力，最終進(jìn)入環(huán)繞水星的軌道，但飛行器也還需要戰(zhàn)勝極強(qiáng)烈陽光造成的高溫影響。在極強(qiáng)烈陽光暴曬下，探測(cè)器部分表面的溫度將達(dá)到350℃。要保障科學(xué)儀器和電子設(shè)備正常工作，就必須使用多層絕緣系統(tǒng)和高效率的散熱系統(tǒng)。然而，現(xiàn)有的太陽能電池板只能在250℃以下溫度正常工作，所以，必須引入新手段，保證太陽能電池板正常供電。