【菜科解读】

如果提问太阳系八大行星中距离地球最近的行星是哪颗，估计很多人都会选择金星，因为它在轨道上距离地球最近。

<1 /> 图源：JACOPIN/BSIP SA/Alamy Stock Photo

但实际上，就平均距离而言，距离地球最近的行星是水星，同时水星也是距离所有太阳系行星平均距离最近的天体。

原因很简单，当这些行星绕太阳运动的时候，任何两颗行星都有可能彼此远离（想象两颗行星可能会在太阳的两边），而水星距离太阳最近，因此水星距离其它行星的平均距离差不多就是其它行星的轨道半径而已。

然而，虽然水星是距离地球平均距离最近的行星，但是水星上目前连一颗轨道航天器都没有，历史上也没有任何一颗航天器着陆过水星。

贝皮可伦坡号（BepiColombo）是人类正在进行的水星轨道探测器任务，它是由日本和欧洲联合研制的，于2018年10月份发射，没有意外的话会在2025年12月份进入水星轨道。

<1 /> 贝皮可伦坡号，图源：NASA

贝皮可伦坡号飞行时间达到了7年多，这个时间几乎和人类发射的木星轨道航天器飞行时间相当，但地球距离水星的距离只是距离木星的十分之一左右。

那么，有趣的问题是，既然水星距离地球近，为什么探测器却很少，探测器的飞行时间要这么长？

到目前为止，加上我们前面提到的正在飞往的贝皮可伦坡号，人类总共向水星发射了三颗探测器。

<1 /> 水手10号，图源：NASA

第一颗是1973年的水手10号，它其实仅用了 147天就抵达水星，1975年3月 24日任务结束，不过它总共只和水星碰头了三次（三次飞掠），拍摄了一些水星照片。

在水手10号之后的几十年里，就再也没有探测器和水星接触了，甚至因为它距离太阳太近了，连望远镜都很少对准它，比如哈珀太空望远镜到处拍，就是没有拍过水星。

另一方面，由于水手10号只拍摄到了45%的水星向阳的表面，所以你敢相信吗？在过去的很长时间里，人们都认为水星已经被太阳潮汐锁定了。

第二颗探测器是信使号，它是2004年8月份发射的，2011年进入水星轨道，这颗探测器也是足足飞行了7年多。

<1 /> 信使号，图源：NASA

与水手号不同的是，信使号进入了水星轨道，绕着水星飞行了一年左右才任务结束。

简单地说，你只是飞跃水星的话确实不需要多少时间，但是要进入水星轨道就要很长时间。

为什么进入水星轨道要7年多？

其实，要进入水星轨道非常困难，这就是为什么都没有水星探测器的原因所在。

这种任务需要巨大的能量——据信到达水星的能量甚至比到达太阳系外层矮行星冥王星所需的能量还要多。

原因很简单，水星距离太阳太近了，同时它自身又太小了。

距离太阳太近，意味着探测器靠近水星时会被太阳巨大的引力不停加速，而水星自身质量小，意味着它没有足够引力来捕获快速飞行的探测器。

如果要让探测器进入水星轨道，就需要让它减速下来，而要让探测器减速有两种方法：

一个是携带足够燃料来反向推进，但是这个方法对进入水星轨道根本行不通，即便使用地球上最大的火箭也无法携带足够燃料来让探测器减速到足以进入水星轨道。

不过，一些天才科学家想到了第二种方法，就是利用引力弹弓来减速探测器。

引力弹弓本质是利用天文物体的相对运动和引力来改变航天器的运行路径和速度，它可以加速，也能减速，区别就在于探测器和天文物体运动的相对方向。

简单地说，如果弹射后的速度方向与天体运动方向相同，那么就是加速，相反则是减速。

引力弹弓其实就是解决燃料不足的方案，但是它缺点就是需要更长时间，因为你需要不停飞跃其它天文天体。

<1 /> 图：引力弹弓的几种情况

目前，探测器要进入水星轨道的话，必须经过数次的引力弹弓减速，从地球到金星，再到水星，需要不停进行引力弹弓减速，直到减速到足以进入水星轨道的速度。

对于贝皮可伦坡号而言（信使号的方案不同），它在地球上完成了一次飞跃，金星上两次，水星上会进行6次——现在已经飞跃并减速了2次，没有意外的话再减速4次它就会进入水星轨道了。

贝皮可伦坡号是以意大利工程师 GiuseppeColombo的名字命名的，他就是研究研究利用行星飞越来修正太空任务轨迹的先驱之一。

我们现在对水星的了解其实大部分都来自信使号，但是很多都只是理论，而贝皮可伦坡号任务将会对这些理论进一步寻找证据和证实，比如这次任务可能会解决水星磁场的问题（水星大小的月球，以及更大的火星都失去了磁场，但水星却有磁场还是比较奇怪的）。

最后

其实，要登陆水星也是相当困难的，因为水星缺乏大气层，没法进行空气制动来着陆，只能通过燃料来制动。

但是携带更多燃料会让任务变得更加困难，所以至今没有水星着陆的任务。

不过美国宇航局计划2035年发射水星着陆的任务——这个任务预计需要飞行10年时间。

全球3/4人口缺水？地球步入“水资源破产”时代

联合国一份最新报告指出，由于过度消耗与全球变暖，地球已进入“水资源破产”时代，全球有3/4的人口生活在缺水、水污染或气候干旱的国家和地区。

伊拉克南部的哈维宰沼泽原本因长期干旱而逐渐干涸。

（新华社/发） 报告发现，全球70%的主要含水层正在萎缩，且很多变化不可逆转。

据调查，世界上很多地区不仅超额支取雨水和融雪带来的年度“收入”，还在不断透支那些需要数千年才能回补的地下水“储蓄”。

这主要由农业发展以及城市向干旱地区扩张导致，而气候变化让这些本就缺水的地方愈发干旱。

在土耳其，过度抽取地下水已导致近700处出现塌陷坑。

该报告作者，联合国大学水、环境与健康研究所的卡维赫·马达尼说：“如今，作为人类水资源‘活期账户’的地表水已经见底。

我们从祖先那里继承的‘储蓄账户’——地下水、冰川等，也几乎被挥霍一空。

世界各地都已出现‘水资源破产’的迹象。

” 据统计，目前全球大约有40亿人每年至少遭遇一个月的缺水危机，而这进一步加剧了移民潮、地区冲突和社会动荡。

去年，伊朗经历了50年来最干旱的秋季。

大量用于农业的大坝和水井，几乎吸干了曾是中东地区最大湖泊的乌鲁米耶湖，也让伊朗全国的地下水储备濒临枯竭。

为此，伊朗政府甚至提出要疏散首都德黑兰的居民，并尝试通过人工降雨来增加降水量。

科罗拉多河的流量20年间锐减了20%。

在美国，科罗拉多河的流量过去20年间锐减了约20%，主要原因是降水减少与蒸发加剧。

这条河除了被洛杉矶等城市作为饮用水来源，其河水还被大量引入农田用于种植家畜饲料。

与越来越多的河流一样，现在的它已无力奔赴大海。

研究表明，提高农业用水效率的技术，比如滴灌、喷灌，反而可能增加总耗水量。

原因在于精准灌溉能让作物充分吸收水分，而传统的大水漫灌后，多余的水还能流回河道。

因此，有专家提出必须削减农业的总用水量，因为它占到全球水资源消耗量的70%。

然而，全球有一半粮食产自水资源储量持续下降的地区。

缩减农业用水规模，将倒逼各国推进经济多元化转型。

目前，全球超10亿人依靠农业维持生计，其中大多数人生活在低收入国家。

即使在多雨地区，水资源也正面临新的威胁：数据中心在大量消耗水资源，工业废水、生活污水、化肥和粪便则在持续污染水体。

过去几十年，因被改作农田而消失的湿地面积与欧盟相当，这让全球在防洪、粮食生产和碳储存等生态系统服务方面，付出了约5.1万亿美元的沉重代价。

在大多数情况下，枯竭的河流、湖泊、湿地和含水层，再也难以恢复原有水文状态。

而冰川持续消融与消失，将导致数亿人的供水短缺。

马达尼认为，人类必须更好管理水资源，在此之前，大多数国家需要先摸清家底，核算其水资源储量与用水总量。

科学家使用特殊方法首次探测“超级地球”表面，结果很离谱

科学家首次对系外行星的表面进行直接分析。

科学家称，韦布太空望远镜的观测结果显示，一颗所谓的“超级地球”其表面看起来实际上可能与水星更为相似。

NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington LHS 3844 b是一颗比地球大30%的系外行星，也是一颗所谓的“超级地球”。

近日天文学家动用韦布望远镜，对这个距离我们约50光年的行星进行了首次表面热特征分析。

与以往进行的大气研究不同，这是人类首次对系外行星的表面进行直接分析。

分析结果出人意料，这个“超级地球”几乎毫无地球特色。

LHS 3844 b是一个拥有深色表面的荒芜世界，没有大气。

在某种程度上和太阳系的水星倒有些相似。

发现于2019年的LHS 3844 b环绕一颗低温红矮星运行，其一年只相当于11个地球日，且已被潮汐锁定——它的一个半球将永远朝向它的恒星，就像月球永远只用它的一个半球朝向地球一样。

因此，它的永昼面温度理论上可达725℃。

来自马克斯･普朗克研究所的Laura Kreidberg等科学家2023年和2024年在LHS 3844 b运行到恒星后方时对其进行了3次观测，他们使用韦布望远镜的中红外探测仪，对恒星炽热昼面产生的红外线进行了测量，并据此对它的表面特征进行了分析。

相关论文发表在今年5月4日的《自然：天文学》上。

通过与地球、月球和火星的已知矿物进行光谱比对，研究人员发现这颗行星的表面与富含硅和花岗岩的地球不同。

在地球上，地壳的形成通常与水推动的地质进程和板块运动有关，这会导致岩石发生循环，并使浅色的矿物上升到地表；

而LHS 3844 b的表面主要由玄武岩构成——玄武岩是一种深色火山岩，富含铁和镁，在月球和水星表面十分常见。

研究人员表示，在这颗行星表面，水十分稀少。

导致这一结果的原因尚不可知。

一种可能的情形是，LHS 3844 b的表面相对年轻，它可能被新近的火山活动重塑过，且还未被微陨石的撞击破坏。

但是此类过程会释放出二氧化碳或二氧化硫，而韦布并未探测到这些气体。

另一种可能是，这颗行星表面覆盖着一层厚厚的深色颗粒物。

这些颗粒物是在辐射和陨石撞击下，并且经历了漫长的岁月之后形成的——与月球或水星表面的情况相似。

如果没有大气层保护，行星表面会特别容易受到这种影响。

这一过程被称为“空间风化（space weathering）”，它会导致岩石分解，并使其颜色变得越来越深。

而这种情形需要行星表面在较长时间内保持地质稳定。

研究人员计划未来使用韦布进一步判断LHS 3844 b的表面特性，比如其表面岩石的状态是否相对完整，还是已经松散和风化。

参考 Astronomers Explore the Surface Composition of a Nearby Super-Earth https://www.cfa.harvard.edu/news/astronomers-explore-surface-composition-nearby-super-earth The dark and featureless surface of rocky exoplanet LHS 3844 b from JWST mid-infrared spectroscopy