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水星有一颗与众不同的“心”

水星有一颗与众不同的“心”

《步步惊心》八阿哥一直对若兰很好,为什么还是没能挽回若兰?

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水星是太阳系八大行星中最小的,也是离太阳最近的一颗行星。它也是一颗岩石质行星,跟金星、地球和火星一起,同属于类地行星。

水星有一颗与众不同的“心”

所有类地行星的结构,从里到外都由地核、地幔和地壳三部分组成。地核主要由金属,尤其是铁组成;地幔和地壳则含铁量较少,主要由硅酸盐组成。

核心所占比例高得异乎寻常

说水星有着与众不同的“心”,主要是水星的铁质核心占其总质量的70%,这一比例远远高于太阳系中其他岩石质行星。譬如,地球的地核只占总质量的34%。

水星核心所占比例高得如此异乎寻常,科学家猜想,可能过去发生过什么事情,使得水星的地幔和地壳一部分被剥离;由于含铁量少的表层被剥去,所以铁核所占的比例就上来了。

一种可能是,水星在年轻时经历了一次碰撞,外层熔化了——地球就是经历了类似的碰撞后,一部分物质飞出去形成了月球。考虑到水星没有卫星,碰撞之后溅射到太空的物质可能都掉进太阳了。

水星有一颗与众不同的“心”

但美国的“信使号”探测器在2011年至2015年环绕水星飞行期间,在水星表面发现了存在钾、硫等元素的迹象。这些元素在高温下是极易蒸发的。如果水星经历过强烈的碰撞,会形成极高的温度,其表面就不应该有这些元素。

最近,科学家通过模拟证明,如果水星没有跟另一个天体碰撞,而是与另一颗行星——最有可能是它的邻居金星——只是近距离运行,同样可以被剥去水星的表层,而且不会产生太多的热量,使其表面的钾、硫等元素得以保存。

模拟显示,年轻的水星只要以适当的方向自转,它的表层物质是相对容易被剥离的。假设最初水星跟其他岩石质行星一样,其核心所占比例是30%,那么只需要被金星剥离四次,就能达到目前的水平。

与众不同的冷却方式

水星还存在两个与众不同的疑点。

一个疑点是,有迹象表明,水星的冷却导致其半径缩小了大约10千米,相当于其半径的1%,是在行星中缩小幅度最大的。

我们知道,太阳系的行星形成之后,开始都是一团炽热的火球,都有一个冷却的过程。冷却之后,因为热胀冷缩,体积也随着缩小。另外,科学家发现,在八大行星中,别的行星都是缓慢冷却的,唯有水星是个例外。水星在形成后的5亿年内就基本收缩完成,而别的行星还在缓慢冷却中。科学家推测,这可能是因为水星的铁质核心占比较大,导致它的冷却方式也与众不同。

水星还有一个疑点。在太阳系类地行星中,目前只有地球和水星有着全球性磁场的,其他类地行星或许最初有过全球性磁场,但都在冷却过程中失去了。

可是,一般来说,行星磁场只有在熔融的液态核受到剧烈搅动时才能形成。科学家认为,在水星形成的早期,其液态核不会产生足以维持磁场的搅动。所以,我们不知道这个磁场是如何形成和维持的。

这两个问题也许都可以通过一个模型来解释,即假设水星早期可能是地核的液态岩浆直接冲出地壳来冷却的。这实际上是另一种形式的火山喷发,但与普通火山不同的是,普通火山喷发的物质来自地幔,而水星因为块头相对较小,内部的压力不够大,无法在中心形成固态的核,所以其地核都处于熔融状态。这些熔融的物质直接自地核喷发出来,而且喷发量更大。

这样的冷却方式,首先散热快,这就解释了为什么水星早期收缩得如此之快。其次,迅速的冷却让水星的液态核上层和下层产生更大的温度差,这样会加剧对流,从而提供了维持磁场必要的剧烈搅动。

水星由于在初期释放热量过猛,内部压力得到极大的缓解,所以在早期的大规模喷发之后,火山活动基本上就停止了,就像水龙头被关掉一样。

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