科学家发现,离太阳最近的行星、太阳系中最小的世界——水星上可能存在盐冰川。这一发现可能表明,即使是内太阳系中最不稳定的条件,偶尔也可能与地球上的条件相似。
这张高分辨率的 NAC 图像拼接显示了信使号在任务首次飞越水星后航天器离开水星时出现的水星。这张马赛克类似于飞越地球后传回地球的历史性第一张图像,显示了航天器以前从未见过的地球部分
研究小组的发现是对最近发现冥王星有氮冰川的补充。由于冥王星位于太阳系的遥远一侧,这两项发现意味着冰川从太阳系最热的区域,靠近太阳的地方一直延伸到寒冷的外部界限。
更令人兴奋的是,行星科学研究所(PSI)的科学家们认为,这些盐冰川可能为生命创造了适宜的条件,类似于地球上微生物生命繁衍的一些极端环境。"研究报告的第一作者、行星科学研究所(PSI)科学家亚历克西斯-罗德里格斯(Alexis Rodriguez)在一份声明中说:
"地球上的特定盐化合物甚至在一些最恶劣的环境中也能创造出适合生命栖息的壁龛,比如智利干旱的阿塔卡马沙漠。"这一思路让我们思考,水星的地表下区域可能比其严酷的表面更适合居住"。
该研究小组所强调的这些地点具有关键性的重要意义,因为它们确定了多个行星广袤地貌中富含挥发性物质的暴露区。它们还表明,太阳系中可能存在所谓的 "深度依赖金发区",在行星和其他天体上,生命可能不是在表面生存,而是在具备适当条件的特定深度生存。
"罗德里格斯说:
"水星冰川的这一突破性发现扩展了我们对能够维持生命的环境参数的理解,为我们对天体生物学的探索增添了一个重要维度,这也与类似水星的系外行星的潜在宜居性有关。
水星北极混沌地形(Borealis Chaos)以及Raditladi和Eminescu陨石坑的视图
水星可能比我们想象的更富含挥发性物质这项研究对 "水星不含挥发性物质 "这一观点提出了质疑。挥发性物质是一种容易汽化的化学元素和化合物,对地球生命的出现至关重要。
研究表明,挥发物可能埋藏在这颗小行星表面之下的富挥发物层(VRL)中。研究小组对这些富挥发性层是如何暴露在水星表面的也有了一个想法。
研究报告的合著者、行星科学研究所(PSI)科学家布莱恩-特拉维斯(Bryan Travis)说:
"这些水星冰川与地球冰川不同,它们源于小行星撞击所暴露的深埋的富挥发性层(VRL)。"我们的模型有力地证实,盐流很可能产生了这些冰川,在它们被安置之后,它们保留了超过10亿年的挥发物"。
研究小组认为,水星的冰川以复杂的构型排列,其中的凹陷形成了年轻的 "升华坑"--升华是指固态物质跳过液态瞬间转化为气态的过程。
PSI 科学家兼团队成员德博拉-多明戈(Deborah Domingue)说:
"这些空洞的深度占整个冰川厚度的很大一部分,表明它们大量保留了富含挥发性的成分,周围的陨石坑地面和坑壁明显没有这些空洞"。
多明戈补充说:
这一观测结果表明,小行星撞击揭示了VRL,为以前无法解释的现象——空洞与陨石坑内部之间似乎存在关联——提供了一个连贯的解决方案。研究小组的研究表明,撞击陨石坑内的空洞群可能源于太空岩石撞击造成的VRL暴露区;当撞击使挥发物暴露时,它们就会潜入陨石坑内部。
美国宇航局信使号宇宙飞船看到的水星坑坑洼洼的表面 水星上的咸味混乱罗德里格斯及其同事研究了北极光混沌现象,以确定水星冰川与其混沌地形之间的联系,并推断出VRL形成的可能原因。
这个区域位于水星的北极地区,其特点是错综复杂的解体模式,其规模之大似乎足以清除整个陨石坑群,有些陨石坑的历史可以追溯到大约 40 亿年前。在北极混沌区的坍塌层下面,是一个更加古老的陨石坑表面,之前已经通过重力研究确定了它的存在。
罗德里格斯说:
"在这个被重力揭示的古老地表上并置着破碎的上地壳,现在形成了混沌地形,这表明 VRL 位于一个已经凝固的地貌之上。
这些发现对VRL形成的主流理论提出了挑战,这些理论传统上以地幔分异过程为中心,即矿物在行星内部分离成不同的层。相反,这些证据表明了一种大尺度的结构,可能源于水星历史早期短暂、炙热的原始大气层的坍塌。
PSI团队认为,这种大气坍塌可能主要发生在水星的夜间,当时水星表面没有暴露在太阳的强烈热量下,导致温度从大约华氏800度(摄氏430度)——足以融化铅的高温——下降到华氏零下290度(摄氏零下180度)。
水星上以盐为主的VRL可能也是由于水下沉积作用而广泛生长的,这一观点也与之前关于这颗离太阳最近的行星的早期地质学理论大相径庭。
团队成员、PSI研究员杰弗里-S-卡格尔(Jeffrey S. Kargel)说:
"在这种情况下,火山脱气释放出的水可能暂时形成了液态水或超临界水的水池或浅海,就像高密度、高盐度的蒸汽一样,让盐沉积沉淀下来。随后,水迅速流失到太空中,并被困在地壳中的水合矿物中,从而留下了以盐和粘土矿物为主的沉积层,并逐渐形成厚厚的沉积物。
研究小组的研究成果发表在《行星科学杂志》上。