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重大进展:激光高度计在水星极区发现冰水物质

2013-10-08 08:34
老猫
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  ——美国宇航局信使号水星探测器发现了令人惊讶的现象,在水星极区撞击坑阴影区内储存着丰富水冰和其他冰冻的挥发性物质,该证据为水星可能存在冰水物质的假说提供了支持。早在1992年时,科学家就提出水星的南极和北极永久阴影区可能存在水冰物质的假说,本次观测研究论文作者为J. K.哈蒙(J. K. Harmon)等,值得一提是,阿雷西博天文台350米径单面反射镜曾向M13球状星团发射文明信号。

  对于水星极区存在冰水物质的发现,科学家提出三个独立的证据:通过信使号探测器中子光谱仪对水星北极的氢元素进行探测;使用激光高度计对水星的极区在近红外波段上进行测量,得出反射系数;建立水星北极极区表面和近地表的温度模型,并绘制出相关地区的实际地形。这项研究发表在网络版的《科学》杂志上。

  通常情况下,我们认为水星距离太阳较近,似乎这颗行星上不太可能存在水冰等物质,但是通过深入研究就会发现,水星自转轴的倾角几乎为零,这就意味着水星两极地区撞击坑部分区域可能从未被阳光照射过,因此科学家早在几十年前就提出在水星的两极可能存在水冰和其他处于冰冻状态的挥发性物质。到了1991年,阿雷西博天文台的研究人员在水星射电图像中发现了不寻常的东西,显示了在两极地区出现可能存在水冰物质的信号。

  图1显示水星北极地区射电图像与信使号探测器图像的叠加效果,很清楚地看出在反射率较大的点与撞击坑吻合,并集中分布在撞击坑朝北的侧面。本图由美国宇航局、约翰·霍普金斯大学、阿雷西博天文台等绘制。目前,来自信使号的最新数据显示水冰是北极地区物质构成主要成分,这些冰物质存在于水星极区最寒冷的地方,这里的温度可使得冰物质保持一定的状态。美国宇航局的信使号探测器使用中子光谱仪测量了射电波反射率较高区域中的平均氢浓度,由此来推算出水冰物质的含量,厚度大约在几十厘米左右,介于极区撞击坑下十到十二厘米深处。

  根据约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室科学家大卫·劳伦斯(David Lawrence)介绍:“极区撞击坑下方隐藏的氢含量几乎相当于纯净的水冰。”信使号探测器搭载的激光高度计(MLA)已经对水星探测区域发射了超过1000万束脉冲激光,绘制出详细的极区地形图,来自美国宇航局戈达德空间飞行中心的科学家格雷戈里·诺依曼(Gregory Neumann)将中子光谱测量结果与射电图像对比证实了此前的假设。在第二篇研究论文中诺依曼和他的同事们通过激光高度计揭示了水星极区在近红外波段下出现的不规则明暗有机物质堆积。

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