文摘精选《水星有颗与众不同的“心”》

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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。

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。

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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