愛因斯坦廣義相對論會錯嗎？水星探測器明日開始7年驗證之旅

騰訊科技訊 10月19日消息，據外媒報道，我們對太陽系內的大多數行星已經有了相當了解，所有行星都至少被探測器拍攝過照片甚至造訪過，然而離地球最近的行星之一——水星，卻是我們探索最少、也最不了解的行星。

BepiColumbo探測器將揭示水星何時形成以及它奇怪的化學成分

如果計划進展順利，BepiColumbo水星探測器於明天在位於南美洲法屬蓋亞那庫魯的歐洲宇航中心搭乘Ariane 5火箭發射升空，這一切都將改變。它可以被視為愛因斯坦「廣義相對論」最權威的驗證。

人類探訪過水星嗎？

是的，美國宇航局的的「水手10號」（Mariner 10）探測器曾在1974年和1975年拍攝過水星的照片，「信使號」（MESSENGER）曾在2008年到2015年繪製過它的圖像。現在歐洲航天局和日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）有了地圖，他們想知道更多關於水星的信息。而BepiColombo實際上是三個獨立部分組成的。

為什麼叫BepiColombo？

這個探測器是以已故義大利數學家兼工程師朱塞佩·科倫坡教授（Giuseppe (Bepi) Colombo）的名字命名的，他曾發現一種共振，這種共振使水星在軸上每兩年旋轉三次。此外，科倫坡還幫助美國宇航局在「水手10號」探測器上使用了金星和水星引力助推器。

倫敦科學博物館目前有6米高的BepiColombo全尺寸工程模型

BepiColombo將研究什麼?

這是個雄心勃勃的科學項目。BepiColombo於1993年被首次提出，它的兩個軌道飛行器將共同研究水星的起源和演化、內部結構、地質、組成和隕石坑、大氣和磁層(以及它如何與太陽風相互作用)、水星磁場的起源以及水星兩極的沉積物。BepiColombo也會繪製不同波長的水星地圖。

為什麼BepiColombo由三部分組成？

BepiColombo由三部分組成，即一個航天器攜帶著兩個軌道飛行器，分別是歐洲航天局的水星行星軌道器(MPO)和JAXA水星磁層軌道器(MMO)。儘管兩個軌道器將分別繞軌道運行，但它們將同步工作，在某些項目上為天文學家提供兩個數據點。

MPO將主要研究水星的表面和組成，而MMO將關注水星的磁性環境和構成其稀薄外逸層的化學物質(還不能稱其為大氣層)。然而，它們將能夠同時研究太陽風如何影響水星的外大氣層及其表面，這需要兩個軌道飛行器協作完成。

BepiColombo將如何檢驗愛因斯坦的廣義相對論？

阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）的廣義相對論是描述物質間引力相互作用的理論，它將引力場解釋成時空被巨大物體(如恆星和行星)扭曲形成的現象。因此，扭曲的太陽時空解釋了行星的彎曲軌道，這些行星軌道實際上是圍繞太陽下落的。

在2018年5月發表的一篇題為《新廣義相對論對水星近日點推進的貢獻》的論文中，佛羅里達大學物理系的威爾·克利福德(Will Clifford)認為，由於廣義相對論的間接影響，水星的軌道軌跡每20億年移動一度。

這是個相當微妙的數字，但是這個尚未被證實的理論——太陽和木星之間的引力(以及太陽和其他行星之間的引力)對所有其他行星的軌道也有輕微的影響，可以被BepiColombo探測到。由於水星是離太陽最近的行星，這種影響在水星上是最容易被探測到。

BepiColombo的「水星轉移模塊」，它將在7年時間裡通過地球和金星將兩個軌道飛行器送到水星

為什麼水星如此有趣？

我們不知道一顆行星是如何在如此接近太陽的情況下形成和演化的，也不知道水星的奇特化學性質。上個月在柏林舉行的2018年歐洲行星科學大會(EPSC)上，兩項研究強調了為什麼BepiColombo的探測任務如此重要。

首先，水星可能在太陽系歷史上很早就由來自星子的冷凝蒸汽形成。Aix Marseille大學的托馬斯·羅尼特（Thomas Ronnet）說：「我們認為，在太陽系的早期，太陽系內部區域的星子可能是由經過再加工的物質形成的，這些物質由於遇到極端溫度而蒸發，隨後又重新凝結。」

其次，羅尼特的同事巴斯蒂安·布魯格（Bastien Brugger）對水星內部進行了計算機模擬，結果顯示水星內部有個緻密的地幔，其中可能含有大量的鐵元素。布魯格表示：「隨著BepiColombo的發射，我們將擁有全新的儀器來繼續研究水星的獨特屬性，並試圖更好地了解水星的結構和起源。」

BepiColumbo將要研究水星內部

BepiColombo如何到達水星?

雖然只有7年多點兒的時間，但BepiColombo經過的路線很複雜。儘管BepiColombo將結合太陽能和電力推進技術(考慮到它在重力輔助方面的工作)，它將以正確的速度到達水星，這要歸功於它的一次飛越地球，二次飛越金星以及6次飛越水星。然而，當它最終到達那裡時，BepiColombo仍然需要化學推進引擎的推力來減慢速度，使MPO進入其軌道。

水星的彩虹顏色

能在夜空中看到水星嗎？

由於水星是太陽系中離太陽最近的行星，從地球上看，這顆內部行星只能在黎明前或黃昏後才能看到。這個月，它在太陽後面，雖然它將在2018年11月6日日落之後重新出現在西方地平線上。

從2025年12月5日開始，BepiColombo將圍繞水星運行1個地球年(大約4個水星年)。然而，第一次水星飛越將在2021年10月2日進行。畢竟，在太空旅行需要時間，但要將速度降下來需要更長的時間。（編譯/金鹿）

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