水星铁核占比较其他类地行星高很多是什么原因造成的?

浏览:925   发布时间: 08月26日

水星是太阳系八大行星中距离太阳最近的行星,和地球类似它也是一颗岩石行星,同时它的体积在八大行星中是最小的,赤道直径约4800公里,比月球的直径要大1000多公里,和地球1万2000多公里的直径比起来,就显得太小了,只有地球的三分之一多一点。水星每88天左右绕太阳一圈,但是它的公转轨道离心率很大,为0.20563,使得它与太阳的距离在4600万公里到7000万公里之间变化,因为金星和火星经常绕到太阳背面,导致了水星在大部分时间内成为离我们地球最近的行星。

水星尽管体积小,但是它的密度为5.427克/立方厘米,在太阳系中仅次于地球5.515克/立方厘米的密度,地球体积和质量在类地行星中是最大的,也就是说地球重力压缩对物质密度影响最大,而水星质量和重力比地球小很多,内部重力挤压效应不是很明显,它的密度仍然接近地球,就说明了它的内部构造中核心占比非常大并且含铁量较高。科学家估计水星富含铁的核心占据了其总质量的6成左右,核心的半径更是达到了水星半径的四分之三,同时推测水星有一个熔化的核心,核心被一个由硅酸盐组成的500-700公里厚的地幔包裹着,外围地壳大概100-300公里厚,美国宇航局水手10号探测器发现了水星也有类似地球的全球性磁场,同时发现水星表面有无数的窄脊,可以延伸到数百千米长,估计是水星的地壳凝固后,核心和地幔因冷却而收缩造成的。

水星铁质核心占比如此之大,科学家也提出了不少理论来解释这种现象。第一种理论是水星本来有着一个球粒陨石金属-硅酸盐比率的核心,水星的质量可能要比现在要大2.25倍左右,在太阳系形成的早期,一颗直径数百千米,质量约为水星1/6的小行星撞击了水星,撞击剥离了水星上大量原始的地壳和地幔,留下的核心就相对的成为水星组成中较大的部分,这种碰撞理论一定程度上解释了为何水星公转轨道离心率高,离太阳距离变化大。第二种理论是水星在形成太阳系的星云中早于太阳就存在了,这时的水星质量要比现在大不少,随着太阳慢慢的形成并且能量输出越来越稳定,当时水星的温度可能在2500-3500K,甚至高达10000K,水星表面许多的岩石成分在如此的高温下可能都汽化,成为岩石蒸汽,然后被太阳风吹走了。第三种理论是认为早期的太阳星云造成水星吸积的物质被拖曳,这意味着水星表面较轻的物质会从吸积的材料中丢失。

无论哪一种理论都是一种猜测,每一种理论都预测有不同的表面成分,信使号探测器发现水星表面钾和硫两种元素的含量高于科学家们先期的推测,这就表明第一种和第二种理论估计在水星上未曾发生过,因为在高温和剧烈碰撞下钾和硫这些物质都会被消耗掉,目前第三种理论更接近信使号探测器返回的数据。不过,现在又有新的探测器贝皮可伦坡号将于2025年左右到达水星,届时新的探测数据会更进一步佐证哪个理论接近于实际。

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