在《天文学》12月刊上,作家詹姆斯·伯格的文章引发了科学界对水星极区冰川的一场热潮。根据这篇文章,曾有科学家提出假设:水星南北两极的环形山中可能存在永远被阴影覆盖的地方,这些地方从不见阳光,因此是水星上最寒冷之地;这些假设或许是探测历史上最令人着迷的传说。而就在去年,这个传说变成了现实,当“信使号”飞越水星极区时,固态水的存在被正式证实。
数十年来,科学家们一直认为太阳系内部都有水存在,即使是在这个温度最高的大行星——水星,也可能藏匿于某个角落。当时的观测似乎支持这些论断。加利福尼亚大学的一个行星科研团队强调了发现这一点的重要性:“信使号”的发现证明了我们的想象和理论与现实相符,我们应该为此感到自豪。不过详细分析和观测也是必要的,因为理论必须与实际相辅相成。”
根据水星自转和公转特征,科学家们早已意识到一些小区域拥有足够低温以形成并保持数十亿年的冰。但40年前人类第一次探索时,没有找到证据表明其上的是否有冰。美国“火石10号”探测器是我们之前唯一一次访问过这颗行星,所以关于它是否含有液体的问题在那40年里悬而未决。
尽管距离地球并不遥远,但由于它靠近太阳,它却是一个难以观察的大行星。在19世纪末至20世纪初,一些天文学家通过观察发现了一些表面特征不会移动,并且在同样的大距时间重复出现。这暗示了太阳系内部可能存在锁定,使得一侧总是朝向太阳,而另一侧则永夜。这类似于月球的情况,只不过每次只有半边可见。
然而当现代科技进步后,我们的地面望远镜变得更加精确,不再能确认这种锁定情况。此外,由于地面的条件限制,对水中的研究非常有限,所以我们只能猜测其可能性。在20世纪初期,有人提出了大气层厚度高导致背面温度升高,以解释这一矛盾,但是这样的解释无法很好地符合所有数据。
直到1965年的雷达技术发展后,我们才能够使用更强大的雷达波束向地球发送,从而揭开一个新的谜团:自转速度比我们预想的要快。这样一来,作为一种特殊轨道共振形式(3:2),意味着虽然日出日落发生,但仍然有一定的周期性变化给予不同区域不同的照射时间,从而造成两个最热区域分别位于赤道上的位置,其温度达到452摄氏度。
最近几年的更好的数据显示出 水银自转轴几乎垂直于其公转轨道平面,是由长期影响所致,这也就意味着极区底部部分深处环形山长期没有接收到直接光照,可以维持数十亿年的稳定状态。而尽管如此,因为黄道面的倾斜7°在地球上可以看到两极地区,因此1991年的雷达扫描以及随后的阿雷西博射电望远镜所做出的进一步调查都证实了这一点。此外,还有一种可能性,即高反射率来自硫磺、钠离子或者其他未知的地表特征需要进一步研究以确定真相。