在太阳系中是第二高的,仅次于地球的5.515g/cm
水星由大约70%的金属和30%的硅酸盐材料组成。目前对水星比较成功的探测仅限于水手10号(Mariner10)和信使号 (MESSENGER) ,其中水手10号仅对水星进行了三次飞越式探测。
水手10及其携带对科学仪器
水手10号上搭载了近红外辐射测量仪(Infrared radiometer)、大气-掩星紫外光谱仪(Ultraviolet spectrometers)、磁力计(Magnetometers)、成像仪(Television photography),以及带电粒子望远镜(Charged particle telescopes)和等离子体探测仪(Plasma detectors)。
水手10探测到的水星表面主要的地质构造(a皱纹脊;b叶状悬崖;c高凸浮脊)
信使号(MESSENGER)搭载了激光高度计(Mercury Laser Altimeter, MLA)、γ射线-中子探测仪(Gamma-Ray & Neutron Spectrometer, GRS & NS) 、X射线光谱仪(X-Ray Spectrometer, XRS) )、磁力计/磁强计(Magnetometer, MAG)、水星大气和表层成分光谱仪(Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer, MASCS)、双成像系统(Mercury Dual Imaging System ,MDIS),以及高能粒子和等离子体光谱仪(Energetic Particle and Plasma Spectrometer, EPPS)。
信使号上的激光高度计(MLA)绘制的水星北半球地形图
信使号绘制的水星地图(含断层涯)
金星的大小和地球最像,两颗行星的内部构造可能也很相似。关于金星的内部结构,还没有直接的资料,据行星模型的理论推算,金星中心应有一个可以流动的镍-铁核,外核是熔融的,内核是固态的。地幔为熔融的上幔和固态的下幔。地壳和岩石圈都很薄。
没有大气圈的金星内部结构(基于麦哲伦探测器的伪彩色全球雷达图)
自1961年开始,苏联和美国先后发射了30多个探测器探访金星,其中1989年美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的麦哲伦号金星探测器(Magellan spacecraft)较为成功。麦哲伦探测器携带了高分辨率的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR),获得了金星表面图像、全球重力场、表面地形、陨石坑数量等宝贵的资料,大大提高了人们对金星的认识。
麦哲伦探测器对金星的五种视角
Maat Mons火山的伪彩色雷达图(垂直放大了22.5倍)
金星表面的撞击坑
火星是太阳系由内往外数的第四颗行星,直径约是地球的一半,表面积相当于地球陆地面积,而密度则比其他三颗类地行星(水星、金星、地球)还要小很多。火星自转轴倾角、自转周期与地球相近,公转周期则为两倍左右,其橘红色外表是因为地表被赤铁矿(氧化铁)覆盖。火星曾经被认为是太阳系中最有可能存在地外生命的行星,由此火星成为除地球外, 探测和研究程度最高的太阳系行星体。探测方式从飞越到环绕遥感探测, 再到无人着陆器/火星车就位探测,积累了大量科学数据。2020年,中国、美国、阿联酋都发射火星探测器,且火星/火卫采样返回和火星载人探测也可能在未来10~20年内实现。
地球和火星的比较
火星全球地形图(含火星着陆器和探测器的位置)
Mars Global Surveyor(MGS)是火星探测较成功的设备之一,其上共搭载了五种科学仪器,分别是火星轨道摄影仪、火星轨道激光测高仪、热辐射光谱仪、磁力仪与电子反射仪、超稳多普勒测量振荡仪。在对火星进行了长达9年(1996年11月7日升空,2006年11月2日失联)的探测后,MGS 成功地获取了火星地形、重力场、磁场、地表影像、表面热辐射等相关数据资料,为火星内部结构模型的研究提供了更多的约束。
基于MGS上激光高度计获得的火星高分辨率地形图
好奇号火星探测器(Curiosity)是世界上第一辆采用核动力驱动的火星车,其使命是探寻火星上的生命元素,调查火星的气候和地质,评估火星是否曾经为微生物提供过有利的环境条件,以及为人类探索行星宜居性研究做准备。其中的科学仪器包括:桅杆相机(Mast Camera, MastCam)、火星样本分析仪(Sample Analysis at Mars, SAM)、化学与矿物学分析仪(Chemistry and Mineralogy, CheMin)、阿尔法粒子X射线分光计(Alpha Particle X-ray Spectrometer, APXS)、辐射评估探测器(Radiation assessment detector, RAD)、火星车环境监测站(Rover Environmental Monitoring Station, REMS)、中子反照率动态探测器(Dynamic Albedo of Neutrons, DAN)等。
火星上好奇号的自拍
美国洞察号(InSight)是首个针对火星内部结构探测的着陆器。洞察号携带3个核心实验室, 分别是火星内部结构地震实验(SEIS), 用于探测火震和陨石撞击活动并探测火星内部结构;热流和物理属性包(HP3), 用于测量从地面至5m深度的地面温度/梯度、热导率和物理属性; 自转和内部结构实验(RISE), 进行亚分米级精确追踪的行星自转大地测量。