北京
水星，這顆離太陽(yáng)最近的行星，表面溫度高達(dá)430℃，卻在兩極的永久陰影區(qū)藏著大量水冰。這一長(zhǎng)期謎團(tuán)，或許終于有了答案。
這張水星南半球圖像由NASA的信使號(hào)（MESSENGER）航天器拍攝。
圖源：NASA/約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室
根據(jù)最新發(fā)表在《地球物理研究雜志：行星》《Journal of Geophysical Research: Planets》上的研究，一次劇烈的天體撞擊，可能在短短一個(gè)水星日（相當(dāng)于157個(gè)地球日）內(nèi)，將水星所需的所有水一次性送達(dá)。
01
意想不到的發(fā)現(xiàn)
2012年，NASA的信使號(hào)（MESSENGER）探測(cè)器證實(shí)：水星極區(qū)存在大量水冰。這一發(fā)現(xiàn)震驚了科學(xué)界，因?yàn)樗蔷嚯x太陽(yáng)如此之近，表面溫度極高，被認(rèn)為不可能留存任何水分。
然而，1990年代的地面觀測(cè)就已發(fā)現(xiàn)水星兩極存在高反射率區(qū)域，暗示可能有水冰存在。信使號(hào)軌道探測(cè)最終確認(rèn)了這一事實(shí)，但“水從何而來(lái)”一直是個(gè)謎。
02
一次致命撞擊，改變了水星
由約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的Parvathy Prem博士共同領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，通過模擬模型給出了答案：
他們發(fā)現(xiàn)，大約一顆直徑約17公里（10英里）的小行星或彗星，以最高30公里/秒的速度撞擊水星后，在撞擊發(fā)生后約1小時(shí)內(nèi)，產(chǎn)生了富含水蒸氣的臨時(shí)稠密大氣層，包裹了整個(gè)行星。
這個(gè)臨時(shí)大氣層起到了關(guān)鍵保護(hù)作用：
它有效阻擋了太陽(yáng)紫外線對(duì)水分子的破壞（光解作用）；
大部分水蒸氣隨后向兩極遷移，最終在永久陰影區(qū)冷凝成冰并保存下來(lái)。
研究顯示，這次撞擊很可能在單個(gè)水星日內(nèi)，就將如今觀測(cè)到的兩極厚厚水冰沉積全部形成。
03
為什么這很重要？
水星沒有大氣層，晝夜溫差極大（白天430℃，夜晚-180℃）。在如此極端環(huán)境下，水還能以冰的形式穩(wěn)定存在，本身就極為罕見。而這次研究表明，這些水可能來(lái)自一次“幸運(yùn)”的單次大型撞擊事件，而非長(zhǎng)期緩慢積累。
這不僅幫助我們理解水星的演化歷史，也為理解太陽(yáng)系內(nèi)水和揮發(fā)性物質(zhì)的分布提供了新思路。
目前，歐洲空間局（ESA）與日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）聯(lián)合開展的BepiColombo任務(wù)正在趕往水星的路上。該探測(cè)器于2018年發(fā)射，計(jì)劃于今年11月進(jìn)入水星軌道，將對(duì)水冰沉積進(jìn)行更詳細(xì)的觀測(cè)和分析。
科學(xué)家們期待，通過BepiColombo獲取更多數(shù)據(jù)，進(jìn)一步驗(yàn)證這一“單次撞擊成水”理論。
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參考
[1] https://gizmodo.com/a-single-asteroid-strike-may-have-delivered-all-of-mercurys-water-new-study-finds-2000764992
[2] https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025JE009399
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