信使號再次飛探水星

6月2日，美國航宇局科學家發布消息說，根據信使號航天器兩次飛掠水星所進行的探測，太陽風可能是水星大氣層不斷得到物質補充的重要原因。這再次引起了人們對信使號飛掠水星的關注。信使號是美國于2004年8月3日發射的水星探測器，雖然至今尚未進人環繞水星的軌道運行，但已兩次近距離飛掠水星，先后對水星進行了短時探測，并獲得了一批重要成果。

即將全面考察水星

信使號將于今年9月29日第三次飛掠水星，在地面測控中心的管理下，最后將于2011年3月18日進入一條短半徑為201千米、長半徑為15000千米的橢圓軌道繞水星運行，繞行一周為12小時，它將成為水星的第一顆人造衛星，故能對水星整個表面進行拍攝、測繪和遙感考察，獲得的探測資料要比水手10號豐富得多。

在執行任務期間，信使號傳回地面的大量照片將能制作整個水星表面的高分辨率的彩圖，通過激光高度計提供的數據資料將能繪制水星表面的三維圖像，磁力計的探測結果有可能解開水星的磁場之謎，4種分光儀的測量能夠給出水星空間及其表面的確切元素比例和表面巖石的組成，還能判斷水星是否真的有冰存在。鑒于水星自轉軸幾乎垂直公轉軌道面，它兩極地區的環形山底部永遠見不到太陽，加之水星大氣稀薄，不能像地球一樣將赤道熱量帶到兩極，故而科學家們推測那里冷得足以讓水凍結成冰。1991年天文學家們用地面射電望遠鏡向水星發射了電波，發現其南北極環形山底部有類似冰質的反射雷達波。是否確有水冰，信使號應能提供更為準確的資料。總之，信使號將對水星物理特征、化學組成、空間環境進行廣泛搜索，其發現不僅有助于進一步了解水星，而且能夠解釋地球的形成成因。

由于水星上的太陽光比地球陽光強約11倍，信使號進入繞水星的軌道運行后將經受高溫考驗。為了保證它能完成為時12個月的探測任務，給其攜載的科學儀器都安裝了隔熱層。科學家們希望它能不辱使命，順利實現預定的目標，以深化人類對水星的認識。

在信使號之后，日本和歐空局也將于近幾年先后向水星發射航天器，對這個神秘的天體繼續進行探測。

信使號的飛行路線

相對火星和金星的探測來說，水星顯得冷清得多。正因如此，人們一直很關心下一步對水星的航天探測。1997年4月，美國航宇局決定研制一個名為赫米斯的航天器，準備于21世紀初發射到環繞水星的軌道，對水星開展多方面的探測工作。后來該航天器更名為信使號，其全名為水星表面、空間環境、地質化學與測距宇宙飛船。

本來美國航宇局安排于2004年7月發射信使號，但由于此前德爾它II型火箭出現故障，故而不得不向后推遲。到了7月15日，美國航宇局的科學家們在一次吹風會上說，定于8月2日發射信使號探測器。但是，出人意料的是，8月2日發射基地上空突然產生了濃密的云層，致使將發射時間后延一天，直到8月3日才進行了發射。

信使號探測器攜帶著攝像機、磁力計、激光高度計、X射線分光儀、γ射線分光儀、高能粒子分光儀、大氣和表面成分分光儀共7種科學儀器。科學家們希望它能完成整個水星表面的測繪工作，驗證水星極高密度的理論，分析水星的地質史。研究水星內核結構與磁場，并對水星的化學組成成分等進行測定，同時在水星兩極背陽的環形山中尋找固態水。

按照計劃，信使號航天器發射升空后，相繼飛掠地球1次、金星2次、水星3次，借助這3顆行星的引力以減速，最終進人水星軌道運行。經近7年時間在太空疾馳88.4億千米之后，它將于2011年3月轉入環繞水星的橢圓軌道飛行，開始其1年時間的探測工作。選擇這樣一條迂回線路的目的，就是為了免帶實現制動減速的額外燃料，從而減輕信使號的重量，降低成本。盡管如此，整個探測活動仍將耗資4.27億美元。

已經兩次飛掠水星

在飛掠地球1次、金星2次且行程過半之后，信使號已于2008年1月14日第一次飛掠水星。當時，它從距離水星表面200千米的高度掠過，借助水星引力將飛越速度由每秒7.15千米減為每秒2.24千米，并及時進行觀測，拍攝了1200多張水星圖片，記錄了一些以前從未見到的地形。其攜帶的科學儀器首次探測了水星表面的礦物化學組成，研究了水星磁場和引力場情況，還對水星環境進行了探測，用分光儀拍攝了水星稀薄的大氣，并記錄了水星磁層中的高能粒子和等離子體。觀測發現，火山活動在水星表面平原形成過程中起重要作用；水星表面除了平原，還存在褶皺、斷層等其他多種地形。

2008年10月6日，信使號第二次飛掠水星，首次窺見了水星西半球的真面目，對此前未被觀測面積的30％進行了拍攝，傳回地球1200多幅水星表面照片。更重要的是，它的激光高度計還獲得了水星的地形測量數據。這使科學家能夠首次把水星表面的高清晰度地貌圖片和高分辨率地形測量數據聯系起來，對水星地表地質進行研究，并發現與月球、火星的表面不同，水星表面各處的地質年代更趨一致，且遍布坑洞。在一些大型的撞擊盆地內部或盆地之間，還分布著火山活動形成的大片平原。尤為令人注目的是，竟然發現了一個直徑為750千米被命名為倫勃朗的盆地。科學家認為，該盆地可能是40億年前外來物頻繁撞擊水星時期形成的。雖然時間遙遠，但它還是迄今為止在水星表面發現的最年輕的坑洞。

在第二次飛掠水星過程中，信使號還用分光儀對水星大氣層最外圈進行了觀測，并搜尋到鈉、鈣、鎂以及氫原子的蹤跡，其中鎂是首次得到確認。此前已經顯示鎂存在的跡象，但不知道鎂元素可能是水星表面的重要組成物質。

綜合信使號2008年兩次近距離飛掠水星和水手10號1974年兩次與1975年1次探測水星共拍攝的7400多張照片及獲得的相關數據，人類發射的航天器已觀測水星約95％的表面積。其中信使號占50％，已超過了水手10號的45％。對比信使號兩次飛掠所得的水星磁層圈觀測數據，科學家對水星內部磁場有了新的認識，還發現了水星磁層圈的一些新特征。磁層圈包圍著水星，由水星內部的磁場控制。由于信使號第一次和第二次是分別飛掠水星的東半球和西半球，故使科學家發現這顆行星的磁場是高度對稱的。

本來，水星白天溫度很高，其重力加速度又較小，僅為地球的38％，這使水星大氣層非常稀薄，如無物質補充，大氣層早就消失了。科學家根據信使號兩次探測發現的水星磁場位形，經研究后認為，太陽風到達水星磁場時，“風”中的帶電粒子會受到水星磁場的作用力，其運動方向會有所偏轉，本應無法到達水星表面。不過，太陽風自身的磁場會與水星磁場相互作用，扭曲成漩渦狀結構，這便是被稱作通量傳輸事件的天文學現象。這種磁場重聯現象，雖然地球也有，但信使號的觀測表明，水星發生的頻率比地球高10倍。該種情況出現時，使一部分太陽風中的帶電粒子可以到達水星表面，可將足夠的能量傳遞給水星表面粒子，使后者脫離水星表面，逃逸到水星大氣中。這就是美國航宇局戈達德航天中心負責信使號的科學家詹姆斯·斯萊文6月2日在解釋水星大氣至今存在的原因時透露的最新結論。