水星的奇异凹陷

自20世纪70年代以来，水星表面神秘的凹陷一直困扰着科学家。

NASA的信使号探测器在水星上发现了一个惊喜：在这颗太阳系最里面的行星表面，有东西在挖“洞”。
影像来源：NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution for Science

NASA的信使号探测器在水星表面发现了奇异的凹陷。从轨道上拍摄的图像显示，水星上有数千个神秘的凹陷，坑坑洼洼，凹凸不平，直径达半英里（800米），深度达120英尺（37米）。这张拉迪特拉迪撞击盆地的拼接图包括拍摄约12英里（20公里）宽区域的独立帧，这些帧融合了来自信使号窄角相机的高分辨率单色图像和来自广角相机的低分辨率增强彩色图像。

几十年来，科学家们一直对水星表面的奇怪凹陷感到困惑，这些凹陷位于不同的经度和纬度，大小从60英尺到半英里多宽（18-800米），深达120英尺（37米）。没人知道他们是怎么到那里的。

虽然没有一个像华盛顿·欧文传说中的断头谷那样令人毛骨悚然，但水星的凹陷同样神秘，而且迄今为止，在宇宙中的其他地方都没有看到过。

影像来源：NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution for Science

“水星上基本上没有大气。”马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的行星地质学家大卫·布莱维特说。“由于没有大气，风不会吹，雨也不会下，所以这些凹陷不是风或水造成的。一定有其他力量在起作用。”

水星是太阳系中最小、离太阳最近的行星，受到热量、辐射和太阳风的袭击；其极端温度从晴天的800°F（430°C）到夜晚的-290°F（-180°C）不等。水星略大于月球，与我们的月球相似——没有空气，岩石多，布满大大小小的撞击坑——但水星很少有航天器造访，它保留着许多秘密。

20世纪70年代，当水手10号探测器飞过水星时，科学家们第一次看到了这些凹陷，并在一些陨石坑中拍摄了一些奇怪的明亮区域的低分辨率照片。

NASA带着信使号任务重返这颗小行星，信使号于2008年首次飞越水星，并于2011年进入轨道。

该航天器在四年内环绕水星飞行4,000多次，收集了数十万张图像和其他数据，为研究人员提供了对这个鲜为人知的世界的新见解。在40年前的短暂访问中，水手号对不到一半的水星表面进行了编目。

以作家埃德加·爱伦·坡在水星上的名字命名的撞击坑上的凹陷，“这颗罪恶闪烁的星球。在这幅作品中，爱伦·坡的乌鸦色边缘从环绕它的褐色火山平原中脱颖而出。黑色的边缘点缀着一个个凹陷，就像黑夜里蓝白色的星星。这张照片是信使号广角相机使用红色、绿色和蓝色滤镜拍摄的数百张高分辨率目标彩色照片之一。
影像来源：NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution for Science

“高山中的一个小山谷”

信使号（水星表面，太空环境，地球化学和广泛探索）最终提供了神秘地带的更清晰的视图。为了将它们与其他地表特征区分开来，研究人员将其称为“洼地”（类似于华盛顿·欧文在《断头谷传奇》中对地形的描述——“一个小山谷，或者更确切地说，是高山之间的一片土地。”）

探测器发回了这些凹陷的精细、美丽的图像，看起来像是被蓝绿色铜绿腐蚀的铜片。在其他照片中——比如水星巨大的卡洛里斯盆地的桑德撞击坑——奇怪的地貌，蚀刻而粗糙，在周围的坑壁和土堆中发出明亮的蓝色。然而，来自信使号X射线光谱仪、激光高度计和其他仪器的图像和其他数据，只给出了一些提示，并没有给出关于凹陷的明确答案。

这张来自信使号任务的增强彩色图像（从左到右）显示了位于水星卡洛里斯盆地西北部的蒙克撞击坑（宽38英里，即61公里）、桑德撞击坑（宽32英里，即52公里）和爱伦·坡撞击坑（宽50英里，即81公里）。这些凹陷是桑德撞击坑地面上，点缀在蒙克撞击坑和爱伦·坡撞击坑边缘的亮蓝色区域。凹陷具有高反射率，自然呈现蓝色；在这样的图像中，探测器的广角相机使用了11个滤色器来放大光谱，以突出地表物质之间的变化。
影像来源：NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution for Science

“当我们看到桑德撞击坑的高分辨率照片时，撞击坑的底部看起来非常惊人。”约翰·霍普金斯大学APL的卡罗琳·恩斯特说，她是信使号任务的副仪器科学家。“它有所有这些形状怪异、不规则的凹陷，外面还有这种明亮的物质。直到今天，我们还不完全知道是什么导致了这些凹陷。”

研究人员观察到，这些凹陷是水星上最年轻、最明亮的特征之一，尤其是与大多数撞击坑相比，这些撞击坑可以追溯到40亿年前。另一方面，这些凹陷相对较亮且较新——平均约有10万年的历史——可能今天仍在进化。

约翰·霍普金斯大学APL的信使号科学家拉尔夫·麦克纳特和卡罗琳·M·恩斯特讨论了他们对水星凹陷的了解，以及还有多少需要研究。

线索与理论

“我们一直认为水星是一个遗迹，除了撞击坑之外，这个地方真的没有太大变化。”布莱维特说。“但这些凹陷似乎比发现它们的陨石坑更年轻，这意味着水星表面仍在以一种令人惊讶的方式进化。”

它们形成的一个可能线索是，许多凹陷与水星撞击坑内的中央山丘或山脉有关。这些所谓的“峰环”被认为是由形成陨石坑的撞击从深处向上推动的物质组成的。恩斯特认为是一个巨大的物体撞上了水星，陨石形成了一个新的陨石坑，并将地下深处的物质抛到了水星表面。

新挖掘出的物质可能不稳定，会突然暴露在地表。信使号科学团队成员布莱维特补充说，因为水星离太阳很近，它受到了酷热和极端太空天气的冲击——这些因素可能在形成凹陷中发挥了作用。

“某些矿物质，例如那些含有硫和其他挥发物的矿物质，会很容易在水星每天经历的热量、太阳风和微流星体的冲击下蒸发。”他说。“也许硫正在蒸发，只留下其他矿物质，因此削弱了岩石，使其更加松软。然后岩石会更容易破碎和侵蚀，形成这些凹陷。”

展望未来

NASA的火星勘测轨道飞行器在火星南极的二氧化碳冰中发现了类似的凹陷，使火星表面看起来像“瑞士奶酪”。但在水星上，凹陷是在岩石中发现的，通常有明亮的内部和光晕。

“我们从来没有在岩石表面看到过这样的东西。”布莱维特说。

其他理论包括，水星表面较暗的区域是石墨沉积，当它们受到太阳风的冲击和破坏时，就会坍塌，只留下较亮的蓝色物质坑坑洼洼的凹陷区域

信使号最终在2015年4月耗尽燃料，撞向水星，但研究人员仍在筛选它收集的数据。科学家们也热切期待着2025年比皮科伦坡号到达水星，以及这次任务将揭示什么秘密。这是一个欧洲和日本的联合项目，由两个轨道飞行器共同运行，该航天器于2021年10月首次飞越水星，这是有史以来第三个访问水星的任务。

1820年，华盛顿·欧文写道，断头谷是一个“奇怪的景观，……闹鬼的地方，和暮色迷信的地方；星星在山谷中闪烁，流星在山谷中闪耀的频率比美国其他任何地方都要高。”

同样，水星也有自己的“幽灵”——前世的陨石坑，后来被熔岩笼罩——数十亿年来，水星表面的每一个地方都有流星和流星。他们留下的陨石坑以艺术家和作家的名字命名，包括纳撒尼尔·霍桑、赫尔曼·梅尔维尔和埃德加·爱伦·坡，他们的同名陨石坑中有凹陷。也许有一天，他们的导师、同时代的欧文会加入他们的行列。到那时，水星奇怪凹陷的真正本质可能会被揭开。