信使號

信使號（英文縮寫：MESSENGER，英文全寫： MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging，意譯：“水星表面，太空環境，地球化學和廣泛探索”）是美國國家航空航天局在2004年8月3日發射的探測衛星，為了研究水星的環境與特性在2011年進入水星軌道信使號也是水手10號任務之後人類首次探測水星的計畫，

NASA的“信使”號水星探測飛船於2004年8月3日搭乘“德爾塔2”型火箭在佛羅里達州卡納維拉爾角的甘迺迪航天中心點火升空，“信使”號開始了計畫中的耗時6年半、飛行79億公里的探測遠征。美國宇航局（NASA）的“信使”號探測器已經圍繞水星運行了近4年，這是一次漫長而收穫頗豐的旅行，但該探測器最終將耗盡燃料。《新科學家》雜誌報導稱，科學家將在2015年1月21日最後一次點燃其助推器，讓探測器可以在足夠的高度工作到3月份。但到那時，探測器將距離水星非常近，可能導致其結構中的部分焊接材料熔化。屆時，近距離的特寫鏡頭將會提供水星表面史無前例的景觀。出於樂趣，該團隊正在進行一次比賽，給該行星上的隕石坑以著名藝術家的名字命名。

4月30日下午3點26分（台北時間5月1日凌晨3點26分），“信使號”以撞擊水星的方式，結束其探測使命，在水星北極附近留下一個直徑大約15米的撞擊坑。

基本介紹

• 中文名：信使號
• 外文名：MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging
• 英文縮寫：MESSENGER
• 探測目標：水星
• 任務：究水星的環境與特性
• 發射時間：2004年8月3日
• 發射國家：美國
• 主要製造商：霍普金斯大學套用物理實驗室
• 質量：500公斤
• 發射地點：甘迺迪航天中心
• 目的星球：水星
• 軌道類型：橢圓形
• 目前狀態：撞擊水星，已毀滅
• 撞擊時間：2015年4月30日（美國東部時間）
• 撞擊地點：水星北極附近
• 撞擊面積：直徑約15米

基本信息

NASA的“信使”號水星探測飛船於2004年8月3日搭乘“德爾塔2”型火箭，在佛羅里達州卡納維拉爾角的甘迺迪航天中心點火升空。明亮的火焰照亮了當時灑滿月光的夜空輝映在大西洋上。發射取得圓滿成功，“信使”號開始了計畫中的耗時6年半、飛行79億公里的探測遠征。

這次水星探測任務由美國宇航局、卡內基研究所以及約翰·霍普金斯大學共同研發承擔“信使”號探測飛船由霍普金斯大學套用物理實驗室負責設計、製造。這是30年來人類探測器首次對水星進行全面的環繞探測。

2004年08月03日——發射；

2005年08月02日——在2,348km高空飛掠地球；

2006年10月24日——在2,987km高空飛掠金星；

2007年06月05日——在338km高空再次飛掠金星；

2008年01月14日——在200km高空飛掠水星表面，並向地球發回了第一批水星照片；

2008年10月06日——第二次飛掠水星；

圖解“信使號”任務

2009年09月29日——在228km高空第三次飛掠水星；

2011年03月18日12時45分（UTC）進入水星軌道，成為首顆圍繞水星運行的探測器。

美國東部時間2015年4月30日下午3點26分（台北時間5月1日凌晨3點26分），“信使號”以撞擊水星的方式，結束其探測使命，在水星北極附近留下一個相當於NBA籃球場大小的撞擊坑（直徑約15米）。

結構介紹

“ 信使”飛船的基本部件包括：

科學載荷：用來收集“信使”的科學數據的儀器。

遮陽傘：用來保護飛船免受太陽直射，使飛船的電子設備和儀器即使在水星這樣的熱環境裡也能正常運行。

太陽能電池板：為飛船提供動力。"信使"還攜帶著一塊蓄電池，可以把太陽能電池板產生的電能儲存起來，供其他系統使用。

助推器：通過噴射燃料發生推力，改變飛船的軌道和姿勢。

助推火箭適配器：它是飛船發射的聯繫點，當"信使"與助推火箭脫離後，適配器就沒有作用了。

“信使”攜帶的科學儀器包括：

水星雙重成像系統：這是一部帶有廣角鏡頭和窄角鏡頭攝像機，可以單色、彩色和立體成像。

伽瑪射線和中子譜儀：將用它來繪製水星表面的元素構成圖。

X射線分光計：也被用於繪製水星外殼物質的元素構成情況。

磁力計：繪製水星磁場的詳細結構和動力，尋找磁化的地殼岩石區。

水星雷射高度計：用來測算水星的地形

水星大氣與表面合成分光計：測算水星大氣的情況，尋找水星表面物質里的礦物成份。

高能粒子和等離子分光計：用於測算水星磁氣圈內部和周圍的帶電粒子的構成與特性。

獨特的設計

美國宇航局的要求是：用更少的錢，辦更多的事。所以，"信使"必須做到在科學上無可挑剔，必須有持久的生命力它通過整合現有的技術和有效的工程學設計，達到了宇航局規定的目標：

飛船各重要系統都有備用系統，一旦一個系統癱瘓，另一個系統（或備份系統）可以接過它的任務。

"信使"使用了現成的部件和標準的數據界面，減少了對未經證明的造價昂貴的新技術的需求。

"信使"飛船採用了其他執行太空探索任務的飛船子系統設計。

使用的天線不是展開式，而固定式，這樣便減少了在天線展開過程中與地球控制人員失去聯繫的的可能。

遮陽傘的陶瓷材料採用了"被動熱設計"，這樣飛船就沒有必要配備耐高溫的電子儀器。

攜帶科學儀器

水星雙重成像系統 （Mercury Dual Imaging System）：這是一部帶有廣角鏡頭和窄角鏡頭攝像機可以單色、彩色和立體成像。
伽馬射線和中子譜儀（Gamma-Ray and Neutron Spectrometer）：將用它來繪製水星表面的元素構成圖
X射線儀 （X-Ray Spectrometer）：也被用於繪製水星外殼物質的元素構成情況
磁力計 （Magnetometer ）：繪製水星磁場的詳細結構和動力，尋找磁化的地殼岩石區

水星雷射高度計（Mercury Laser altimeter）：用來測算水星的地形。
水星大氣和表面組合探測儀：測算水星大氣的情況，尋找水星表面物質里的礦物成份。
高能粒子和電漿探測儀 （energetic particle plasma spectrometer）：用於測算水星磁氣圈內部和周圍的帶電粒子的構成與特性

技術難點

溫度控制

由於水星距離太陽很近，“信使”號在繞水星軌道運行時必須經受住高溫和強太陽輻射的考驗。為此，任務規劃人員專門為“信使”號打造了一把“遮陽傘”，也就是具有高反射性的耐熱遮陽罩。研究人員表示，遮陽罩安裝在“信使”號前端的一個鈦結構上，高大約8英尺（約合2.4米），寬大約6英尺（約合1.8米）能夠很好地保護這顆探測器
在水星距離太陽最近時，遮陽罩前方的溫度可達到700華氏度（371攝氏度）但在遮陽罩的後面，“信使”號以及所攜儀器的溫度卻保持在室溫狀態，即大約70華氏度（20攝氏度）左右，

精確測控

信使號需要將近7年的時間才能進入水星軌道，整個行程接近80億公里，對於這么漫長的時空距離，做好衛星的精確測控是另一個必須解決的難題。中國科學院院士中國探月工程首席科學家歐陽自遠：距離太遠，但是你必須把它的軌道控制得非常好，讓它能夠按照科學家的需要進行探測，這裡面又產生一個問題就是必須精確的測控

降低速度

信使號從地球前往水星，受太陽引力影響（勢能轉化為動能），它的速度越來越快，如果直接到達水星大約只需要3個月，為了使用較少的燃料降低速度，信使號在長達6年半的飛行時間裡，飛行了約79億千米，進行了5次軌道修正，更重要的是6次飛掠內太陽系行星，藉助引力彈弓來減速。

即使這樣，信使號大半重量都是燃料，總重1092千克，其中燃料607千克，燃料占比高達55.6%。

擔負使命

水星距地球約9100萬公里，“信使”號直接飛到水星只要3個月左右，而為進入水星軌道，“信使”號要先在太陽系內飛行6年多的時間，其中主要原因在於，為了儘量壓縮太空探測項目的開支，美國宇航局不能把探測器研製得過大、過重。“信使”號如果要直接進入環水星軌道，需要攜帶更多燃料，這就意味著需要更大載荷的運載火箭和更高的科研成本。

受發射運載重量的限制，“信使”號沒能攜帶足夠的燃料上天。因而“信使”號需在太陽系內部先進行數年長途環繞漫遊使自身減速。它將在飛經地球一次、飛經金星兩次、環繞太陽15圈獲得足夠引力支持後，在第三次飛過水星時由於引力作用，“信使”號會先被猛烈甩向金星，然後藉助“彈弓效應”，於地球時間2011年3月再次被彈向水星順勢“滑進”水星軌道，開始為期一年的環水星飛行；其間，“信使”號探測飛船上的7種科研儀器將對水星的表面、空間環境、地質化學及空間距離等進行全面探測，收集相關數據。

這次“信使”號的水星軌道探測項目，是美國宇航局雄心勃勃的行星探測系列項目“發現計畫”的一部分。多年來美國太空探測的龐大開支及其實用性一直受到美國納稅人的質疑，美國宇航局在向聯邦政府申請科研經費時也頗費思量因而美國宇航局在1994財年正式啟動行星探測“發現計畫”時，提出以更快、更好、更省為方針要求連續進行科研目標高度集中、而又花錢不是太多的項目，以解答太陽系內許多不為人類所知的行星之謎。

水星

美國國家航空暨太空總署，08年2月1日公布“信使號”太空船飛越水星未知地表時所拍到的影像和資料。水星是太陽系最小的行星，也是與太陽距離最近的行星，

華盛頓卡內基研究所“信使號”任務首席研究員索羅門在記者會中表示：“這次飛行讓我們看到太空船以前從未見過的水星部份，我們的小太空船已傳回像金礦般令人興奮的資料，，

美國宇航局的“信使”號探測器拍攝的1213張照片中的一部分在30日公開，它們有助於支持這樣一個觀點：水星上點綴著古代留下的火山，隨著時間推移，這顆行星在不斷收縮，形成像皺紋般的山脊但是其他一些圖片非常令人驚訝和迷惑不解。任務首席科學家、卡耐基華盛頓研究所的肖恩?索羅門表示，其中一張照片中捕捉到的蜘蛛形狀的地貌“跟我們在太陽系其他地方看到的情形都不一樣。”這張圖片上顯示出一個像大隕石坑的圖形，周圍延伸出很多模糊的線條。

水星是最靠近太陽的行星，人們經常把它和地球的衛星――黑白分明的月球進行對比。但是這些最新照片顯示了水星不為人知的一面，通過它們科學家了解到這顆行星的多彩一面，它上面曾有火山活動。在美國宇航局不斷改進的高科技設備的幫助下，“信使”號拍攝到的照片顯示出淡藍色和暗紅色。負責美國宇航局的“信使”任務的設備科學家約翰-霍普金斯大學的路易斯?普羅克特說：“水星有顏色分明的紅色和藍色區域它看起來和月球並不一樣

太空總署表示，信使號的儀器提供水星陰暗面的隕石坑地形輪廓與其他地質特徵資料，這些特徵在太陽系獨一無二

水星表面有綿延數百公里的巨大懸崖，透露出這個行星早期歷史斷層活動的型態，

太空總署說，這艘太空船也發現另一個獨特特徵：從複雜中心地區輻射出超過一百條狹窄而平坦的低谷，這是此前在水星和月球上都不曾見過的，科學家將之稱為“蜘蛛”。

羅德島布朗大學科學團隊的共同研究員海德說：“接近蜘蛛的中心有一個隕石坑，但隕石坑究竟是原始構成還是之後才出現，此刻仍不清楚，

信使號將在二零一一年最後一次飛掠水星，並進入水星軌道進行長達一年的研究。在那之前，它還會兩度飛越水星分別在二零零八年十月和二零零九年九月。

這艘太空船從二零零四年八月發射以來，已經飛越地球一次，金星兩次當它完成長達六年半的探索之旅時總共將飛行七十八億公里。

信使號飛船於2008年1月15日凌晨飛掠水星，其軌道距離水星表面最近時只有約200公里。這是人類探測器時隔30多年後再次飛掠水星。10月6日第二次近距離飛越水星，拍攝了大量水星表面圖像，並收集到一系列科學觀測數據美國宇航局發布的訊息說，“信使”號這次在整個飛越過程中拍攝了1200多幅圖像，其軌道距水星表面最近時僅200公里左右，預計美國東部時間7日凌晨就可以開始接收到“信使”號傳回的圖像和數據。　據美國宇航局專家介紹“信使”號此次水星之行重在為六大問題尋找答案。破解這些疑團不僅有助於研究水星，也會促進科學家們更深入了解地球等類地行星的形成和演化。

解開水星眾多謎團

1、水星的密度

水星的體積與月球相似，而其密度則比月球大得多，僅比地球略低，在太陽系內部的類地行星中位居第二。而如果沒有行星自身引力對內部的壓縮作用，水星的密度將比地球更大。科學家們曾根據其密度推測，水星中有65%是富含鐵等金屬的核心，這一比例約相當於地球的2倍。“信使”號攜帶的多種分光計能夠測量水星表面的元素構成，有關結果有望用於驗證有關水星密度的各種理論。

2、水星的地質史

1974年和1975年，美國“水手10”號飛船曾對水星45%的表面區域進行了拍照，照片上的水星表面古老並布滿了坑與月球表面頗為相似。但“水手10”號所拍照片並未提供有關水星表面形成機制的足夠細節，

“信使”號上的儀器可拍攝水星整個表面，並分析其表面岩石的礦物和元素構成，科學家們希望能在此基礎上確定塑造了水星表面的各種地質過程發生的順序。

3、水星核心結構

“水手10”號曾意外地發現，水星擁有分布於整個星球的磁場。在其他類地行星中，只有地球具備相同特徵。地球磁場據認為由外層地核中液態岩漿的運動所形成，體積比地球小得多的水星，照理說其核心早就應該冷卻並完全固化。現今的水星磁場是該行星早期原始磁場的殘餘物，還是說水星核心並非完全是固體從而導致了磁場的形成“信使”號對水星核心結構的研究，將有助於更好解釋地球這樣的類地行星如何產生磁場。

4、磁場特性

地球磁場會對太陽風和太陽耀斑等太陽活動作出反應，經常產生高度動態的變化。“水手10”號曾發現水星磁場也會有類似動態變化，但該飛船的探測結果未能很好揭示出水星磁場的特性。“信使”號將利用磁強計等對水星磁場展開長時間的詳細觀測，進而確定水星磁場強度及其變化規律。

5、兩極的冰

水星是距離太陽最近的太陽系行星，表面溫度最高可達450℃，但其兩極巨大的環形山內側卻永遠照不到陽光那裡的恆定溫度低於零下212℃。1991年，科學家們首次根據雷達觀測圖像發現，水星兩極環形山內側具有很強反射能力，最為普遍的一種看法認為，這些區域存在著冰。“信使”號的一個任務是檢驗水星上到底有沒有冰，

6、水星的揮發物

水星擁有極為稀薄的大氣層，水星大氣層中已知存在氫、氦、氧、鈉、鉀和鈣等6種元素，這些元素據認為來自於各種渠道，通過不同方式進入水星大氣層。“信使”號將藉助多種分光計研究水星大氣層的構成，並確定其中的各種分子究竟通過什麼方式而產生

7、水星背面什麼樣

美國宇航局的“水手10號”是曾經探索過太陽系內這個神秘世界的唯一一艘飛船。但是它僅拍攝到水星不到45%的表面（一個隕石坑地形）圖像。這意味著除了地面上的雷達進行的少量觀測外，我們幾乎對這顆行星的一大半一無所知亞利桑那州霍普金斯山多鏡面望遠鏡天文台的主管菲斯·維拉說：“關於水星的另一面是什麼樣子，我們不能過於自信。到目前為止，每一顆太陽系天體都與另一顆看起來非常不一樣。我們正期待著水星另一面給我們帶來的巨大驚喜。”

8、水星靠近太陽的一面有冰

在水星最靠近太陽的一面，溫度最高可達800多華氏度（425攝氏度），這種環境下有冰存在著實令人震驚。對雷達來說，凍的反光性更高，據地面雷達顯示，在水星極地永遠得不到陽光照射的黑暗的隕石坑深處，可能有結凍的水沉積物存在。這些水可能來自水星的內部氣體，或者是來自隕星相撞時產生的水汽。 “信使號”飛船將在水星上永遠處在陰暗處的極地隕石坑底部尋找氫。如果這艘飛船能發現氫，就說明它可能已經在這個像地獄的世界裡發現了冰。

信使號水星探測器

9、水星的體積在縮小

隨著水星核心凍結，這顆行星可能正在收縮。“水手10號”飛船拍攝到的照片顯示，水星表面似乎有從內部延伸出來的褶皺導致水星上出現一條1英里高、數百英里長的巨大懸崖“信使號”飛船將留心觀察水星背面的此類褶皺跡象並將通過分析該行星的磁場來研究它的金屬核。

10、水星軌道內有祝融小行星

科學不知道是否有一群號稱“祝融小行星”的天體位於水星的軌道內部，隱藏在炫目的陽光之中？雖然“信使號”飛船在靠近水星期間探測這些小行星的機會非常有限，但是它還是有一次探測這些小行星的機會。為了避免被太陽烤乾“信使號”將一直躲在朝向太陽的遮陽傘內，飛船上的科學儀器將遠離太陽。“信使號”任務的主要調查員肖恩·索羅門表示不過科學家還將利用“信使號”“查找那裡可能仍然存在現代祝融小行星的任何線索，

11、水星的大氣來自哪裡

水星那令人難以置信的稀薄大氣非常不穩定，經常從這顆行星的微弱重力的束縛中逃逸出去。科學家還不清楚水星的大氣從哪裡獲得源源不斷的補充。研究人員懷疑，水星大氣中的氫和氦正是藉助太陽風（太陽發出的帶電超音波粒子流）被不斷地帶到這裡。其他氣體可能是從水星表面蒸發出的，或者是從這顆行星內部滲出的還有可能是被蒸發掉的隕石帶來的。維拉表示，“信使號”將對這顆行星的大氣進行近距離觀測以查明水星大氣是如何產生的，

12、為什麼水星有磁性

“水手10號”獲得的一個完全出乎意料的發現是，水星有磁場。從理論上來說，行星只有快速旋轉和擁有熔融核時才能產生磁場。然而水星旋轉一周需要59天，並且它是如此小，大約僅是地球體積的三分之一因此它的核心應該在很久以前就已經變涼了。為了揭開這個謎團，“信使號”將探測水星的磁場。一些天文學家認為這顆行星的磁場已經靜止了但是前幾年科學家發現水星似乎有一個熔融核，因此這顆行星仍然能有效地產生磁場。

13、為什麼水星的金屬含量如此高

水星的密度極其大，因此研究人員估計這顆行星鐵含量豐富的核心的重量可能占整個星體重量的近三分之二這是個令人吃驚的數字，它是地球、金星或火星重量的兩倍。換句話說就是，水星的核心可能占據這顆行星直徑的四分之三。有關這種與眾不同的密度的一種解釋是，在數十億年前的猛烈撞擊過程中，水星最初的外表被剝落這次撞擊還把水星移向太陽，到達所處的位置。另一個理論顯示，水星就是在這個位置形成的為了查明兩個有關水星起源的理論哪個更正確，“信使號”的小型化科學儀器將探測該行星的地質狀況。了解水星的形成過程將有助於天文學家進一步認識行星的演變過程。

到達水星

5，美國宇航局的“信使”號探測器開始實施一系列水星軌道制動動作，並於2004年3月17日順利進入水星軌道。這是人類航天史上首次成功將一顆探測器送入水星軌道。信使號（MESSENGER），是“MErcury Surface,Space ENvironment,GEochemistry,and Ranging”的縮寫，意為：“水星地表，空間環境，地質化學和全向遙測”。

美國宇航局局長查爾斯·博爾頓（Charles Bolden）說：“這項任務將在接下來的一年時間內繼續帶給我們有關水星的最新數據”他正在位於馬里蘭州約翰·霍普金斯大學套用物理實驗室的“信使號”飛船控制中心內。此時，工程師們正忙著接收探測器發回的測控數據，以便確認探測器確實已經正確入軌。他說：“美國宇航局的探測計畫正在不斷改寫著我們的教科書。而信使號計畫正是我們不斷努力擴展人類知識邊疆的最好例證。”

美國東部時間21:10信使號已經按照既定程式關閉了反衝發動機，探測器已經順利進入環繞水星的軌道，但工程師們仍然需要等待探測器發回更多的精確數據。10:45，信使號的高增益天線指向地球並開始傳送數據。經過分析之後地面控制工程師們正式宣布，信使號探測器已經成功完成軌道制動並順利進入了水星軌道沒有發現異常

在制動過程中，信使號的主發動機點火約15分鐘，將飛船減速，從而被水星引力捕獲，進入軌道。這一動作發生在距離地球約9600萬英里（約合1.54億公里）外的深空。

“自從差不多6年半之前信使號發射升空以來，這次是最大的一個里程碑，”彼得·巴德尼（Peter Bedini）說。他來自套用物理實驗室，是信使號的項目經理。他說：“這一成就是各位項目組成員辛勤努力的結果，導航控制、飛行引導和其他各小組的成員都非常了不起，正是他們確保了探測器能長途跋涉49億英里（78.86億公里）並安全抵達水星，

在接下來的數周內，套用物理實驗室的工程師們將努力確保飛船各系統在水星附近的嚴酷環境中保持良好的工作狀態。飛船上的各種儀器將開機接受檢查，信使號探測器將正式展開科學探測工作。

“儘管距離地球並不是很遠，但在過去的數十年間水星探測一直是一片空白，“西恩·所羅門（Sean Solomon）說他來自華盛頓卡內基研究院，是信使號項目的首席科學家。“這是歷史上第一次，我們將一座天文台設定在了太陽系最內側一顆大行星的軌道上。我們將努力揭示水星的秘密，有關它的最新數據將幫助我們更好的理解類地行星的形成和演化機理，

人類上一次探測水星，也是唯一的一次探測器考察行動是在1974年，當時美國的“水手10號”探測器近距離飛越了水星上空，但是由於技術原因無法進入軌道。

約翰·霍普金斯大學套用物理實驗室（APL）設計並製造了信使號飛船。受美國宇航局科學任務董事會的委託該實驗室也負責飛船的運行和管理。

傳回水星照片

美國太空總署（NASA）3月30日公布宇宙飛船“信使號”傳回的首批照片，這是史上首見由宇宙飛船在水星軌道拍攝的水星表面照片。根據探測資料，水星日夜溫差超過攝氏570度。科學家期待宇宙飛船能在未來至少一年的任務中在水星上發現水。水星是太陽系中最靠近太陽的行星。經過六年半的飛行長達79億公里的旅程“信使號”（Messenger）終於在三月十七日進入水星軌道，並傳回數百張的首批水星照片

馬肖（Machaut）隕坑直徑約為100公里，這張照片是信使號在2008年10月6日拍攝的。NASA表示：“今天清晨5點20分，信使號捕捉到水星的歷史性畫面，這是宇宙飛船首次於軌道上獲得水星影像，

信使號費時六個小時，拍了363張影像。根據NASA發布的照片，第一張照片上方顯示名為“德布西”的特殊黑色隕石坑，下方則是接近水星的南極地區過去沒有宇宙飛船曾目睹這片區域，

令人尤感興趣的是水星南北兩極的隕石坑陰影處。由於陽光照不到極地，科學家期待信使號能在該處找到結凍的水，

照片上標註出一些水星隕石坑。水星表面溫度非常極端，白天高達攝氏462度，熔點232度的錫和327度的鉛等金屬，在水星表面都會變成液態；到了晚上，溫度驟降至攝氏零下148度，日夜溫差574度。

任務發言人索羅門（Sean Solomon）表示：“信使號傳回首批影像，及其設備所獲得第一手測量數據，都只是開始預期未來幾年將匯入更多新信息，

過去美國“水手十號”（Mariner 10）宇宙飛船曾在一九七四和一九七五年兩度飛越水星，趁飛越時在遠處拍照“信使號”則是在距離水星地表最近200公里的軌道拍照，接下來信使號將展開至少一年的沿水星軌道繞行任務

照片展示了之前從未見過的水星地表區域，攜帶照相機的信使號探測器在450公里的高空中拍下了這幅照片發生在照片區域之外的一次碰撞所產生的次級隕坑遍布整個視野，其中的一些隕坑形成了奇特的鏈狀，

進入水星軌道

經過約6年半的飛行，美國宇航局的“信使”號水星探測器終於進入繞水星運行軌道，成為有史以來第一顆進入水星軌道的探測器儘管美國宇航局發射的“水手10號”探測器曾於1974~1975年從水星旁飛過，拍到過一些照片而且幾十年以來天文學家們也一直根據這些照片進行研究，但是“水手10號”並沒有拍到水星全貌，這些空白將由“信使”號來填補。在為期一年的觀測中，探測器將對水星地表進行詳細測繪，同時會研究水星的構成、磁環境、稀薄的大氣層以及其他特徵。

探索成果

水星或存在水冰

根據美國宇航局“信使”號探測器獲取的數據，水星極地地區的永久陰暗區隕坑深處可能存在水冰。水星是太陽系內的最內側行星，地表溫度超過400攝氏度。科學家一直懷疑在雷達掃描中發現的明亮沉積物可能就是水冰“信使”號傳回的數據進一步提高了這一觀點的可信度。

水星陰暗區內的明亮沉積物可能就是水冰

負責“信使”號成像系統的科學家，美國約翰斯-霍普金斯大學套用物理學實驗室的南希-查伯特表示：“在此之前，我們從未獲取過這些明亮沉積物所在區域的圖像。水星雙重成像設備（MDIS）拍攝的圖像顯示，水星南極附近的所有明亮沉積物都位於永久陰暗區，北極附近的明亮沉積物也處在陰暗區，為水冰假設提供了佐證。”

但查伯特同時也指出這一發現並不是決定性證據，證明這些沉積物就是水冰。發現這些明亮沉積物的隕坑溫度較高需要存在一個隔熱層，才允許水冰存在。科學家正對相關數據進行分析。“信使”號於2011年3月進入水星軌道一天繞水星運轉兩周，已拍攝了近10萬幅照片，同時對水星表面進行了400多萬次測量。“信使”號共用了6年時間，飛行6000萬英里（約合9656萬公里），才進入水星軌道。

在《科學》雜誌刊登的兩篇論文中，研究人員詳述了他們的發現。研究論文合著者、麻省理工學院的地球地理學教授瑪麗亞-祖博爾表示：“在‘信使’號進行全面觀測前，很多科學家認為水星與月球非常相似，在太陽系歷史非常早的時期便平靜下來。在其演化史上的大部分時間裡，它都是一顆‘死星’。現在，我們發現了強有力的證據證明水星內部存在與眾不同的動力學現象，說明水星曾在很長時間內處於活躍狀態。”

水星上的一個隕坑可能與軌道不穩定有關

根據“信使”號的引力測量數據，研究小組推測水星可能擁有一個巨大的鐵核占到水星半徑的近85%，地幔和地殼只占15%，就像一層桔子皮宇航局戈達德太空飛行中心的科學家大衛-史密斯表示：“我們此前就提出一種有關水星內部結構的想法，但最初的觀測數據並不支持我們的理論致使我們懷疑觀測結果。隨後，我們又進行了更多研究，證實了觀測結果的準確性而後重新研究有關水星內部結構的理論，與觀測結果相符的理論

利用水星表面的雷射測量數據，研究人員對水星北半球的多個地貌特徵進行了測繪，結果發現海拔變化幅度小於火星或者月球。此外，他們還在水星卡諾里斯盆地發現了水星最大的隕坑，這大大出乎他們意料。這個隕坑的底部部分區域高出邊緣，說明來自水星內部的力量在隕坑形成後將其推高。祖博爾和同事還發現了一個由低地構成的區域，幾乎就以水星北極為中心。根據他們的研究發現，這個低地區在水星漫長的演化過程中逐漸遷移到這一地區。

新發現

研究顯示水星表面45億年前或存巨大岩漿洋

據國外媒體報導，麻省理工學院的科學家通過對水星岩石化學成分分析的過程中發現這顆星球過去可能擁有一片巨大的岩漿海洋，時間點處於45億年前，這項新的研究任務由“信使”號探測器完成，旨在分析水星表面、空間環境以及行星化學物質組成等。自2011年3月起，NASA的探測器開始收集相關數據，一組科學家負責對X射線螢光光譜數據進行分析，該任務收集到了有關水星表面岩石的組分情況，科學家希望揭開水星到底發生了何種地質過程，導致其表面出現兩種不同組成的岩石？

水星過去表面想像圖

對此，科學家在實驗室中創建了兩類岩石，模擬高溫高壓環境下的地質演化過程通過實驗科學家構想水星上曾經出現巨大的岩漿海洋，在這種環境下可演化出兩種截然不同的岩石，通過結晶、凝固最後重新由熔岩噴發機制存在於水星表面。根據麻省理工學院地質學教授蒂莫西·格羅夫介紹：“水星上發生的事件其實是非常驚人的地殼的年齡很可能超過了40億歲因此這些岩漿海洋應該存在於非常古老的過去，

為了回答這個問題，美國麻省理工學院的研究小組利用探測器獲取的成分數據在實驗室中配製合成了這兩種岩石類型，並將這兩類合成岩石至於高溫高壓環境下模擬經歷各種不同的地質過程。通過這些實驗，科學家們發現只有一種機制可以解釋所觀察到的現象，那就是曾經有一個巨大的岩漿洋，這個岩漿洋形成了兩層不同的結晶層並逐漸冷凝，隨後又再次熔化成為岩漿並噴出到了水星地表。

信使號近況

據美國宇航局太空網報導，美國宇航局的“信使”號（Messenger）飛船在水星上發現了季節變化的跡象，它在這顆並不大的石質行星的表面發現了以前認為的含量更多的重金屬元素鐵，“信使”號探測器在9月29日第三次從水星旁邊飛過時，進行了這項觀測，期間獲得大量測量數據，並拍攝了很多水星表面的隱蔽處及大氣層的圖片。由於在飛越期間出現的數據故障對這艘飛船造成影響，計畫要實施的測量工作大約只進行了一半，地球探索

這個耗資4.46億美元的探測器第三次飛越水星時，距離這顆行星表面不超過142英里（228公里）。這次飛越觀測到更多未知區域，目前已經繪製出98%的水星表面地形圖。這次飛越是為了藉助水星的引力改變“信使”號的運行路線促使它在大約2011年進入水星軌道，

稀薄的大氣層

科學家把水星的大氣層稱之為“外逸層”，它由水星表面揚起的原子構成。水星大氣非常稀薄，密度非常小這意味著大氣里的原子很少能相撞在一起。它還有一個從這顆行星向外延伸的小尾巴方向正好與太陽的方向相反在三次飛越過程中，“信使”號主要查看水星大氣層里三種原子——鈉、鈣和鎂的差異科學家發現，第三次飛越水星時這顆行星大氣層里所含的鈉原子比第二次飛越時更少一些，

任務科學家羅納德·維爾瓦克（Ronald Vervack）說：“這是個激動人心的時刻，這一發現完全出乎我們的意料”因為當水星沿著太陽軌道運行時，太陽對它產生的輻射壓會不斷發生變化，這個過程改變了水星表面釋放的鈉原子的數量。維爾瓦克表示，水星在圍繞軌道運行期間，它的大氣受到季節影響。“各個季節里”鈣和鎂原子發生的變化比鈉原子更小，這顯示出不同原子“擁有其獨特的季節性變化”。

了解這些季節性差異，將有助於科學家了解水星表面物質是如何喪失的以及這顆行星表面是如何隨時間發生變化的。美國馬里蘭州約翰。霍普金斯大學套用物理實驗室的維爾瓦克表示，水星的大氣是“數億年來這些過程的最終產物，這些過程從沒停止過”。

水星表面意外發現

“信使”號飛越水星，還為科學家提供了有關這顆行星表面特定元素數量的第一手直接觀測數據。長期以來科學家根據早期的觀測數據進行判斷認為水星表面缺少鐵和鈦等重金屬元素，他們認為這顆行星的灰口鑄鐵核的質量是水星總質量的60%，並認為水星是太陽系裡最緻密的岩質行星

“信使”號的觀測資料顯示，水星的表面實際上有大量這種元素，它們的濃度幾乎跟月球近地點月海玄武岩（nearside maria basalts）里的這些物質的濃度類似，這意味著有關該行星的形成和演變的模型必須進行修改約翰霍普金斯大學套用物理實驗室的大衛·勞倫斯（David Lawrence）說：“對我們來說，這是個非常令人震驚的結果”

第三次飛越還拍攝到未知區域的表面圖。該飛船的照相機和儀器拍攝到的高清彩色圖片，還展示了該行星另外6%以前從沒近距離進行觀測的表面地形。亞利桑那州立大學坦佩分校的成像科研組成員和博士後研究員布雷特·德尼維（Brett Denevi）說：“我們的這項工作對繪製整個水星地表圖有幫助。”

這次飛越期間拍攝的圖片顯示的水星地表特徵，我們以前都曾看見過，不過由於以前的數據不夠詳細因此無法繪製地表圖。從圖上可以看到，一個不規則的低壓區周圍顯然非常明亮，它四壁陡峭，形狀非常奇怪德尼維說：“所有這些都是火山口的特點。”其他圖片上顯示的是一個雙環撞擊盆地，直徑大約有180英里（289.68公里）這個盆地的特徵跟拉德特拉迪（Raditladi）盆地的特徵非常相似。2008年“信使”號第一次從水星旁邊飛過時觀測到拉德特拉迪盆地，

德尼維說：“其中一個相似之處，是拉德特拉迪盆地的年齡跟它非常類似，據估計，這個盆地大約有10億歲對撞擊盆地來說，這個歲數並不算大，因為大部分盆地的歲數大約都是它的4倍。盆地內壁的年齡甚至比盆地本身更年輕，它跟周圍顏色不同。我們也許已經在水星上發現更年輕的火山物質。”

“信使”號需要行駛49億英里（7.89 × 1012 米）才能進入水星軌道，現在它已經完成將近四分之三的路程。全程包括圍繞太陽旋轉15圈除了飛越水星以外，“信使”號還在2005年8月從地球旁邊飛過，並於2006年10月和2007年6月從金星附近越過，

近日，科學家對“信使號”探測器2009年第三次飛越水星的觀測數據進行了分析，最新結果發現水星表面最年輕的火山活動跡象，以及磁場亞暴的最新信息，並且在水星超稀薄外大氣層中首次發現電離鈣元素。這項研究報告發表在7月15日出版的《科學雜誌》網站上。

最年輕火山活動跡象

信使號探測器首席調查員肖恩-所羅門（Sean Solomon）說：“信使號每次飛越水星都會獲得新的發現！我們發現水星是一顆頗具活力的行星，其活動性貫穿於整個歷史階段。”在前兩次勘測中，信使號探測器發現水星早期歷史時期曾遍布著火山活動，在最新的第三次飛越水星勘測中，該探測器發現290公里直徑的環狀碰撞坑，這是迄今觀測發現最年輕的水星表面坑狀結構，科學家將它命名為“Rachmaninoff”，其底部具有非常平滑的平原。

美國約翰霍普金斯大學套用物理實驗室的路易絲-普羅克特（Louise Prockter）說：“我們認為Rachmaninoff環狀坑底部平原是迄今在水星發現的最年輕火山跡象。此外，我們在Rachmaninoff環狀坑東北部發現漫射環狀明亮物質環繞在不規則窪地周圍，標誌著這些不規則窪地是火山噴口，並且其直徑比之前所勘測的火山噴口都大。這項觀測暗示著水星表面的火山活動性要比之前所認為的更持續，或許持續至太陽生命歷史下半時期。

磁場亞暴

磁場亞暴是一種太空氣象，曾間歇地出現在地球上，通常每天會出現幾次，持續1-3小時。地球上的磁場亞暴常伴隨著一系列特殊現象發生，比如：北極和南極上空出現的壯麗極光現象。磁場亞暴也伴隨出現危險的能量粒子，這將導致地球觀測衛星和地面通訊系統災難性事故，尤其是地球同步軌道區域。地球磁場亞暴的能量來源於地球磁場尾部的磁性能量。

在信使號探測器第三次飛越水星時，該探測器裝載的磁力計首次發現水星磁場尾部磁性能量中像亞暴一樣“載荷”，這種水星磁場亞暴能量大約是地球磁場亞暴的10倍，其運行速度是地球磁場亞暴的50倍。

美國宇航局戈達德太空飛行中心的太空物理學家詹姆斯-斯萊文（James A. Slavin）稱，最新觀測顯示水星的磁場亞暴相對強度比地球磁場亞暴大，同時，我們還發現水星磁場尾部增強與唐吉周期（Dungey cycle）的一致性，唐吉周期是描述磁氣圈內等離子循環的一個指標。

斯萊文說：“信使號探測器最新觀測首次顯示地球之外的另一顆行星上唐吉等離子循環時間可以確定亞暴持續的時間，這暗示著這種地球磁氣圈特徵是宇宙的一種普遍現象。

水星外大氣層構成

水星的外大氣層非常稀薄，是由水星表面和太陽風中的原子和離子構成，信使號探測器對水星外大氣層的觀測將提供一個研究水星表面和其太空環境之間互動影響的機會，並能夠探測水星表面的構成，該行星遺失至星系空間的物質有助科學家理解水星當前和歷史時期的構成狀況。

目前，信使號探測器對水星外大氣層的觀測結果顯示外大氣層中中性和電離元素獨特的空間分布特性，第三次飛越勘測首次探測到水星南極和北極外大氣層的構成。美國約翰霍普金斯大學套用物理實驗室的羅-弗瓦西克（Ron Vervack）說：“勘測顯示水星外大氣層中包含著鈉、鈣、鎂元素，在這次飛越水星勘測中，信使號首次發現外大氣層含有電離鈣，

終結使命

3900天前，NASA發射了信使號探測器去訪問內太陽系的行星；4年前，信使號終於抵達了它的目的地，進入了水星軌道，成為繼1975年水手10號之後第一顆近距離訪問水星的探測器。它收集了大量水星的數據。在燃料耗盡之後，它將在今天墜毀在行星表面，時間預計為協調世界時4月30日19:26:02，台北時間UTC+8（即5月1日3:26）。

信使號在最後一次軌道修正之前拍攝的照片

2015年04月30日3時30分，信使號探測器結束使命，通過硬著陸的方式以3.9km/s撞擊到水星表面。預計將在水星表面形成一個直徑為16米的大坑，在最後的日子裡，它還在不斷地發回高解析度照片。新的探測器將於2024年抵達，屆時我們才能看到這個撞擊坑的圖像。

其他信息

1.一位馬拉松選手

水星與地球之間的距離並不算遙遠，但是為了進入水星軌道，“信使”號需要大幅減速，所以自2004年發射升空以來“信使”號已經多次飛躍金星、地球和水星進行減速。進入水星軌道時，“信使”號探測器已經飛行了大約79億公里，

2.短跑健將

儘管旅途較為漫長，但“信使”號的飛行速度並不慢。在6年半的太空飛行中，“信使”號相對於太陽的平均速度達到了約合每小時13.6萬公里，這一速度幾乎是美國宇航局的太空梭在低地球軌道時的5倍。有時候，“信使”號的飛行速度會達到每小時22.5萬公里左右，接近史上探測器的最快飛行速度。

3.一隻“油老虎”

2004年發射時，“信使”號的重量達到1100公斤左右，推進劑的比重占到了55%，達到600公斤。

4.身軀並不龐大

“信使”號的主體大約高1.42m，寬1.85m，長1.27m，體積與一個大的辦公桌相當，它裝有2個太陽能電池板翅膀面積大約為1.5m*1.65m，在探測器兩側展開。

5.一身高科技裝備

不遠萬里去到水星，當然要好好“偵察”一番，一身的好裝備是必不可少的。“信使”號共攜帶了7種不同的科學儀器以及一個無線電科學實驗設備。

6.“信使”有把遮陽傘

由於水星距離太陽很近，“信使”號工作時必須經受住高溫和強太陽輻射的考驗，為此，人們給它配備了一把遮陽傘，也就是具有高反射性的耐熱遮陽罩。

7.任務為期僅“2天”

儘管“信使”號雄心勃勃，但是任務為期只有區區兩個水星日，水星的自轉速度很慢，一個水星日大約相當於176個地球日。與自轉相比，水星以極快的速度繞太陽軌道運行，短短88天便可運行一周。所以在為期12個地球月的在軌觀測中，“信使”號將經歷兩個水星日，但所經歷的水星年卻超過四個。

8.慷慨赴義

“信使”號並沒有足夠的燃料幫助它重返地球，所以在探測任務結束後，水星——這顆他鐘情一生為之奔赴探索的星球——將成為“信使”號最終的歸宿，它將最終墜落於水星。