水星在宇宙中绝非巨无霸。作为太阳系中最小的行星,它的直径仅为3,023英里,勉强达到太阳系最大行星木星88,846英里直径的3.6%。土星的卫星土卫六和木星的卫星木卫三的直径也都大于水星。根据《地球物理研究快报》上的一项新研究,水星为了变得如此之小确实付出了努力,在过去的45亿年里,它一直在收缩——其收缩幅度明显比行星学家曾经认为的要大得多。

这很重要。弄清楚水星的历史可以为月球和火星等所有岩石行星是如何形成的提供线索。而且,我们太阳系中发生的事情肯定也会发生在太空中更遥远的星系中。

这些发现归功于美国宇航局“信使”号探测器收集的数据。“信使”号于2004年8月发射;于2011年3月抵达水星;并在耗尽燃料并于2015年4月30日坠毁在水星表面之前,绕该行星完成了4,105次轨道飞行。在这四年多的工作中,“信使”号使用七种不同的科学仪器对水星进行了大量研究。

长期以来,科学家们一直知道水星自诞生以来一直在稳步变小。这颗行星是由太阳形成时剩下的尘埃、气体、岩石和小行星碰撞聚集而成的。随着时间的推移,大部分热量消散了,导致水星的直径收缩了约2.5英里到10英里。

为了证实这一结论,“信使”号的科学家们利用该航天器的激光高度计和双成像系统扫描水星,寻找所谓的缩短结构。“信使”号尽最大努力绘制了整个行星的缩短结构,但有两件事使这项工作面临挑战。首先,其两个成像系统中更强大的激光高度计在距离水星超过930英里时无法有效运行。此外,水星表面经常遭到小行星的猛烈撞击,留下了陨石坑并掩盖了收缩的痕迹。

在NASA的配合下,由德国航空航天中心空间研究所的行星科学家Gaku Nishiyama领导的团队收集了该探测器双成像系统拍摄的二维图像,并将它们组合起来,使得调查的每一片土地都从略微不同的角度被拍摄了两次。借助这张详细的地形图,Nishiyama及其同事能够以空前的分辨率研究整个水星。这促使该团队得出结论:先前对水星历史收缩量的计算被低估了约4.5英里。

收缩幅度的增加意味着行星学家必须重新思考他们先前对水星核心化学成分和温度的看法。Nishiyama及其同事对水星冷却和收缩的了解可能会对研究月球和火星等其他岩石世界产生影响。同时,水星很快将迎来更仔细的观察,欧洲和日本航天局发射的“贝比科伦坡”号探测器预计将于2027年4月开始科学运作。