簡(jiǎn)介：水星雖然離太陽很近，溫度也很高，但其上依然有冰！

水星軌道接近太陽，從另一方面講這是否有助于其表面形成冰？

這聽上去很矛盾，但確實(shí)有可能！科學(xué)家分析了水星表面化學(xué)物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)即便高溫依然可以生成冰。

白天，盡管水星溫度飆升至750華氏度(400攝氏度)，遠(yuǎn)離陽光照射的環(huán)形山表面溫度約為零下330華氏度(零下200 ℃)， 其內(nèi)可能有冰的存在。

得益于美國航天局(NASA)信使號(hào)(MESSENGER)飛船（現(xiàn)已不存在）對(duì)水星表面、空間環(huán)境、星球化學(xué)和測(cè)距的觀測(cè)，我們對(duì)這種冰已經(jīng)研究了近十年。但這些冰是如何在那里形成的？仍然沒有一個(gè)合理的化學(xué)解釋。有新研究揭示了即使在這樣極熱的溫度下水也能在地表存在的原因。

2011年，美航局信使號(hào)探測(cè)器造訪水星，據(jù)其搜集的數(shù)據(jù)和圖片顯示，盡管水星熾熱異常，其兩極仍有冰存在。（圖源：美國航天局/信使號(hào)）

這不是什么古怪的、離經(jīng)叛道的想法。這項(xiàng)新研究的主創(chuàng)者、佐治亞理工大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)學(xué)院的研究員布蘭特·瓊斯在一份聲明中說:“自上世紀(jì)60年代末以來，人們已經(jīng)觀察到幾十次這種基本的化學(xué)機(jī)制。但那是在符合定義的地表上，而將這類化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用到像水星這樣復(fù)雜地表上是一項(xiàng)突破性的研究?！?/p>

水星表面的礦物質(zhì)含有一組氫氧結(jié)構(gòu)，稱為羥基。地球由于沒有足夠強(qiáng)大的磁場(chǎng)來屏蔽太陽風(fēng)(來自太陽的帶電粒子流)帶來的質(zhì)子，因而在地表很常見。

數(shù)十億噸的冰水混合物潛藏在水星北極的冰坑中（圖源：卡爾·凱特，太空網(wǎng)撰稿人）

該研究模型表明，磁場(chǎng)可以使質(zhì)子(帶正電的亞原子粒子)穿透水星，如此一來質(zhì)子就可以滲透進(jìn)土壤和羥基中。灼熱的太陽給羥基提供能量，使其相互碰撞。碰撞的產(chǎn)物就是水(水也由氫和氧組成，只是比例不同)，同時(shí)釋放出更多的氫，這些氫離開水星表面漂浮在水星之上。

一部分水分子在光照下分解成氫原子和氧原子，另一部分則離開地表，散逸到太空中去了。但這些“逃逸”的少數(shù)“幸運(yùn)兒”，卻最終還是落在了水星兩極，永久成為環(huán)形山的一份子。水星上沒有實(shí)質(zhì)上的大氣，無法傳導(dǎo)熱量，水分子不會(huì)受到影響，故而得以留存于此。雖然這過程聽上去很微弱，但隨著時(shí)間的推移，水冰會(huì)不斷累積。

該研究模型表明，火星表面的水冰將在300萬年內(nèi)累積到11萬億噸（約為10萬億公噸），而這個(gè)數(shù)量約占火星表面可觀測(cè)到冰的10%。其他冰則來自于其他小世界，例如小行星，彗星和隕石等等。

“就像《加州旅館》中唱的那樣，這些水分子來到環(huán)形山，卻從不停留，”該研究的主研究員托馬斯·奧蘭多在聲明中說道。他在喬治亞理工學(xué)院研究電子和質(zhì)子誘導(dǎo)的表面化學(xué)。

佐治亞理工大學(xué)的研究人員托馬斯·奧蘭多(左)和布蘭特·瓊斯模擬了一種化學(xué)反應(yīng)，在這種反應(yīng)中，火神星在水星上的熱量有助于水星兩極形成冰。這兩名研究人員還在實(shí)驗(yàn)室中優(yōu)化這種化學(xué)反應(yīng)，以作為未來月球和火星載人任務(wù)中制造水的一種方法。(圖片來源:羅伯·菲爾特/佐治亞理工)

水星并不是唯一表面有冰的星球，月球和小行星、彗星等星體上也發(fā)現(xiàn)了水冰。但不同星體上水沉積的  位置不盡相同?！霸谖覀兊哪Ｐ椭?，這一過程在月球上不會(huì)有那么大的生產(chǎn)力。首先，沒有足夠的熱量來顯著激活化學(xué)反應(yīng)，”瓊斯說?；谶@項(xiàng)研究的論文發(fā)表在了《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。