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「天文」很难相信水星上有冰，但在400摄氏度的水星上，却竟然有冰存在

很难相信水星上有冰 ， 水星白天温度达到400摄氏度 。现在 ， 一项研究表明 ， 距离太阳最近行星火星上的大量热量可能有助于形成一些冰 。目前科学共识认为 ， 与地球一样 ， 小行星输送了水星上的大部分水 。但佐治亚理工学院的研究人员表示 ， 极端的白天高温可能与极地陨石坑角落里零下200摄氏度的寒冷结合在一起 ， 这些陨石坑永远看不到阳光 ， 充当了一个巨大的制冰化学实验室 。
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化学成分并不太复杂 ， 但这项新研究以水星上复杂的条件为模型 ， 包括太阳风向水星投掷带电粒子 ， 其中许多粒子是这种化学的关键质子 。该模型提供了一条可行的路径 ， 使水在一个充满所有必要成分的星球上以冰的形式产生和聚集 。研究的第一作者、佐治亚理工学院化学和生物化学学院的研究员布兰特·琼斯(Brant Jones)说：这并不是什么奇怪离谱的想法 。
热而简单的化学
自20世纪60年代末以来 ， 人们在研究中已经观察到了几十次基本的化学机制 。但这是在定义明确的表面上进行 ， 将这种化学物质应用于像行星上这样的复杂表面是一项开创性研究 。水星表面土壤中的矿物质含有羟基(OH) ， 主要由质子产生 ， 在模型中 ， 极高的热量有助于释放羟基 ， 然后激发它们相互碰撞 ， 产生水分子和氢气 ， 这些分子和氢气从表面升起 ， 在行星周围漂移 。
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一些水分子被阳光分解 ， 或者升到离水星表面很远的地方 ， 但另一些分子降落在水星两极附近 ， 形成永久的陨石坑阴影 ， 保护冰不受太阳的照射 。水星没有大气层 ， 因此没有空气会传导热量 ， 所以分子成为永久冰川冰的一部分 ， 隐藏在阴影中 。研究的首席研究员、佐治亚理工学院化学和生物化学学院教授托马斯·奥兰多(Thomas Orlando)说：这有点像歌曲Hotel California 。
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水分子可以进入阴影 ， 但却永远离不开了 ， 假设在大约300万年的时间里 ， 冰的总量是10^13千克 ， 这一过程很容易占到水星总冰量的10% 。其研究成果现在将发表在《天体物理学》期刊上 ， 这项研究由美国宇航局太阳系探索研究虚拟研究所(SSERVI)计划和NASA行星大气计划资助 。美国国家航空航天局(NASA)的信使号探测器开始绕水星运行 ， 并确认了两极附近冰川的典型信号 。
探测器确认水星冰
信使号（水星表面、空间环境、地球化学和测距）航天器发回的图像和数据证实了几年前由地面雷达捕捉到的冰特征 。冰层很暗 ， 潜伏在水星极地陨石坑的永久阴影中 ， 水星上布满了陨石和小行星的伤疤 ， 很像地球的卫星月球 。事实上 ， 这两个天体之间有相似之处 ， 包括：水星和月球的大小 ， 已经促使了许多比较 ， 包括两个天体上都有水冰的可能性 。
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（上图所示）美国宇航局“信使号”探测器的数据和图像 ， 尽管水星白天很热 ， 但两极有永久性的冰 ， 图片：NASA / MESSENGER
人类在月球上发现了可能有冰的微弱迹象 ， 但几乎绝对肯定地在水星上发现了冰 ， 而且相对丰富 。这引发了一些令人费解的问题：如果小行星、彗星和陨石携带水撞击水星和月球 ， 那么冰层存在的差异是什么原因呢？水星是否接收了一些在月球上“不起作用”的水？在研究模型中 ， 水星上的过程不会像在月球上那样富有成效 ， 首先 ， 没有足够的热量来显著激活化学作用 。


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