水星之谜:为何它拥有一颗与众不同的心?
就体积而言,水星是我们太阳系中最小的行星,但就密度而言,它是我们太阳系中密度第二大的行星。勘探数据显示,水星的平均密度约为5.4克/立方厘米,而地球,我们太阳系中密度第一的行星,其密度只有约5.5克/立方厘米。要知道,地球的高密度是由于它是太阳系中质量最大的岩质行星,其强大的引力导致其自身物质的压缩,从而导致物质尤其是核心物质的密度大大增加。事实上,在没有引力压缩的情况下,地球的平均密度只有大约4.4g/cm3,而由于水星的质量只有地球的5.5%左右,因此在同样的情况下,它的平均密度大约为5.3g/cm3,比地球的要高得多。
为什么水星的平均密度这么高?主要原因是,水星有一个不寻常的心脏。在以前的研究工作中,科学家们根据信使号探测器测得的引力场数据和磁场特征,结合地球上的观测设备测得的水星旋转的微妙动态,早就对水星的内部结构进行了推测。注:信使号是迄今为止唯一环绕水星运行的探测器水星有一个坚实的地壳,一个主要由硅酸盐组成的地幔和一个主要由铁和镍组成的金属核心,其内部和外部与地球一样。对数据的分析表明,水星的核心约占该行星总体积的42%,至少占其总质量的60%。
正是因为水星的金属核心相对于整个星球的比例很大,水星才有如此高的密度。事实上,在太阳系所有已知的行星中,水星是唯一一个拥有如此大的内核的行星,与地球的内核相比,水星的内核只占地球总体积的16.2%和质量的31.5%左右,火星和金星的内核更少,而太阳系的其他行星都是气态或冰态巨行星,更不用说它们的内核比例。为什么水星会有一个特有的心脏?科学家们提出了许多假设,其中最被接受的假设是,在遥远的过去,原来的水星比现在大得多,但由于某种原因,原来行星的外层被剥去了,我们现在看到的行星实际上是原来水星的核心。
例如,地球可能被火星那么大的行星撞击过,而金星的逆向旋转和火星北极的巨大陨石坑强烈地表明,金星和火星被一次大的撞击所撞击。因此,我们有理由认为,在遥远的过去,早期的水星也被其他大型天体撞击过,而且撞击是如此猛烈,以至于在这个过程中,行星的所有外层都被扯掉了。有趣的是,来自信使号探测器的数据显示,水星的内部富含硫、氯、钠和钾等轻元素,如果最初的水星是在今天的水星所在区域靠近太阳形成的,理论上是不可能的。
原因很简单:如果水星一开始就形成在离太阳太近的地方,那么硫、氯、钾和钠等元素就会很容易被热量蒸发掉,而且其中大部分会被强大的太阳风吹走。这意味着早期的水星会在离太阳更远的地方形成,科学家们根据太阳系中行星演化的模型假设,水星会诞生在地球和火星之间,在那里受到其他大天体的猛烈撞击,之后它失去了外层,其核心被扯出原来的轨道,移到太阳系的内部,直到水星进入现在的轨道。值得注意的是,上述推测不仅解释了为什么水星有一个明显的心脏,还解释了为什么它的轨道是一个高度偏心的椭圆因为它是从离太阳更远的地方迁移过来的。
从离太阳更远的地方。注:水星是我们太阳系中轨道偏心率最高的,远日点约为0.4667天文单位,近日点约为0.3075天文单位,因此偏心率为0.2056好了,我们今天的内容就到这里。欢迎大家关注我们,下回见。
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