水星是一个沙漠世界，直到最近，科学家们依然认为它毫无趣味。但是，美国宇航局（NASA）的水手号和信使号（MESSENGER）任务显示，太阳系中最小和最内层的行星比目睹的要多得多。尽管表面温度上升到°C，但水星上似乎还是有水冰。对于它的大小和令人惊讶的化学组成，该行星似乎也具有很大的内核。以下是欧洲日本团队BepiColombo任务可能解决的前五个水星之谜。
01水星在哪里形成？
水星仅比月球大一点，每88天绕椭圆轨道绕太阳一次。在最接近的位置，行星仅到达地球与太阳之间距离的三分之一。一直都在这个地方吗？科学家们不太确定。
来自NASA的MESSENGER航天器（在年至年之间绕轨道运行）的数据显示，与更稳定的放射性相比，汞表面材料中的挥发性化学元素钾太多。
ESABepiColombo项目科学家JohannesBenkhoff说：“钾在炎热的环境中蒸发非常快，甚至在高温下也能生存。”因此，靠近太阳形成的行星通常比钾具有更多的汞。这些元素的比例是在地球，火星，月球和金星上测量的，似乎与人们认为它们形成的温度有关。但是在水星上，我们看到的钾比我们预期的要多得多。”
实际上，水星上钾与汞的比例与火星相当，而火星离太阳更远。约翰尼斯承认，没有任何现有的行星形成模型可以正确解释这一偏差。因此，科学家开始研究水星可能离太阳更远，大约和火星形成的可能性，并由于与另一个大天体的碰撞而被推向更靠近恒星。强大的影响力也可以解释为什么水星具有如此大的内部核心和相对薄的外部壁炉架。
水星的核心直径约公里，位于直径不到公里的行星内部，占行星体积的55％以上。相比之下，地球的直径约为公里，但其核心只有公里。
约翰内斯说：“一种理论认为，过去的巨大影响，除了可能将水星推向今天的位置之外，还剥夺了大部分地壳材料，只留下了一层薄薄的外皮而留下了致密的核芯。”
一些人甚至暗示，古老的水星可能是被认为是在45亿年前袭击地球的神秘物体，根据一些理论，这种碰撞产生了大量的碎片，导致了月球的形成。
BepiColombo可以为水星形成的谜团散发出多少光？约翰尼斯说，诸如MERTIS辐射计和热红外光谱仪，MIXS成像X射线光谱仪以及MGNSγ射线和中子光谱仪之类的仪器将使人们对水星表面的矿物学和元素组成有了新的认识。ESB的水星行星轨道器（MPO）比其前身的MESSENGER轨道更靠近地球，这是构成BepiColmbo任务的两个轨道之一，它将比MESSENGER对水星的表面进行更高分辨率的成像，并且还可以更好地覆盖地球的南半球。
02水星上真的有水吗？
由于其表面温度高达°C，人们不会指望在水星上找到水，更不用说冰了。出人意料的是，当信使号（MESENGER）观察行星两极周围的某些陨石坑时，它看到的样子就像是从大量冰水反射的光一样。
约翰尼斯说：“我们有强烈迹象表明这些陨石坑中可能有水冰，但尚未直接发现。”“借助我们在MPO上拥有的仪器，我们希望不仅能够直接测量水含量并确认是否真的有水，而且还能尝试找出其中有多少。”
约翰内斯补充说，焦烧星球上的水冰概念并不是那么荒谬。汞绕垂直于其轨道平面的轴旋转。因此，行星不像地球那样倾斜。结果，看起来比地球大三倍的太阳射线永远不会到达极地环形山的内部，从而使它们始终保持冰冷状态。
约翰尼斯希望，借助MPO的仪器能够识别出水星表面精确的元素组成，科学家们甚至可以对冰的真正来源有所了解。科学家认为冰可能并非直接来自水星。然而，它的起源是另一个谜。彗星是地球上最可能的水源，但过去很少有星体撞击过水星。
约翰内斯说：“该地区的彗星非常稀少，通常由于其引力强而最终落入太阳。”“冰块可能来自与水星在整个进化过程中相撞的小行星。由于阴影坑的温度较低，冰可能在那里存活了数千万年。”
尽管BepiColombo不会提供确切的答案，但它对极地区域的全面测量可以为水星冰的起源提供一些提示。
03水星死了还是活着？
水星表面似乎一片干燥，无法维持生命，因此一直是太阳系探索的失败者。但是，当“信使号”航天器最终仔细观察了行星的表面时，发现水星上正在发生的事情可能比人们期望的更多。
该任务发现了其他行星所不知道的奇怪的地质特征，使水星陨石坑内部和周围的区域变得散乱。科学家称它们为表面凹坑或凹陷，似乎是由于汞内部物质的蒸发引起的。
约翰尼斯说：“有趣的是，这些空洞似乎是最近才出现的。”“看来，有一些挥发性物质从水星的外层冒出来，并升华到周围空间中，留下了这些奇怪的特征。”
由于BepiColombo将在MESSENGER任务结束十年后开始对水星进行调查，因此科学家希望他们可以找到证据证明这些空洞发生了变化，无论是增大还是缩小。那将意味着水星仍然是一个活跃的，有生命的星球，而不是像月球这样的死亡世界。
约翰内斯说：“如果我们证明这些空洞正在发生变化，那将是我们使用BepiColombo可获得的最奇妙的结果之一。”“驱动这些空洞形成的过程是完全未知的。这可能是由于热量或太阳粒子轰击行星表面造成的。这是全新的东西，每个人都希望获得更多的数据。”
04为什么水星这么黑？
水星表面满是坑坑洼洼的尘土，看上去与地球的天然卫星月亮非常相似。至少乍一看。经过仔细检查，并且由于科学家尚不了解的原因，水星看起来更暗。行星反射的光只有月球收集到的物质的三分之二。
MPO上的MERTIS热红外光谱仪将绘制出水星表面矿物分布的详细地图。与MESSENGER数据相比，通过提供更好的元素组成精度和分辨率，MERISS和其他MPO仪器将有助于回答水银为何如此暗的问题。
约翰尼斯说：“关于水星为什么如此暗的原因有多种解释。”“表面上的物质可能与我们在其他行星上看到的物质相似，但是水星上的极高热量使这些物质显得更暗。我们还可能在表面看到的是石墨，石墨也很暗。当行星冷却时，可能在行星内部形成了富含石墨的层。其中一些物质可能在进一步进化过程中被带到了表面。”
05水星怎么会产生磁场？
没有太多的行星具有磁场。在内部太阳系的岩石行星中，只有水星和地球有一颗。火星过去曾经有磁场，但后来失去了磁场。汞似乎太小而不能拥有汞。但是，即使它比地球磁场弱一百倍，它仍然可以。科学家们想知道，尽管存在许多不利因素，但该磁场如何维持下去。
液态铁芯的快速旋转会产生地球磁场。至于水星，科学家曾经认为，由于行星的体积小，自形成以来，核心必定已经冷却并凝固了。真的是这样吗？
约翰尼斯说：“水银的芯必须部分熔化以解释这种磁性。”“我们还可以测量水星表面的潮汐，这表明行星内部一定存在液体。当水星绕太阳公转并与其重力相互作用时，我们期望在围绕太阳运动时会形成一个凸起并改变其大小。”
根据一些估计，最大的凸起可能高达14米。在水星绕太阳行驶的过程中，水星将行星从距太阳的近4,万公里增加到距太阳多达7,万公里，BepiColombo将能够精确测量膨胀的变化。这些数据将帮助科学家更好地估计内部液体核的大小。
水星的磁场似乎也向北移动了公里，并不像地球那样居中。
由BepiColombo任务，ESA的MPO和日本航空航天局（JAXA）的水星磁层轨道器（Mio）组成的两个轨道器将比任何航天器都更详细地研究水星磁场，并阐明了这些令人困惑的问题。这两个轨道器将穿越水星磁层的不同区域，并传播不同的时间尺度。他们将同时测量磁场如何随时间和空间变化，并试图解释太阳的近距离以及与强大的太阳风的相互作用如何影响磁场。
更详细地了解水星的磁场还将帮助天文学家进一步了解神秘行星内部的活动。