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水星直径"缩水"11千米 疑外壳已脱离核心物质

http://www.kexue.com 2013-12-20 10:30:03 中国科学报  发表评论


水星的收缩令人难以置信

  科学家日前发现,与之前的预期相比,距离太阳最近的一颗行星在其生命周期中萎缩得更为厉害。

  对水星的研究表明,自从太阳系于45亿年前诞生以来,这颗行星的直径已经收缩了约11千米。随着行星的冷却和收缩,它的表面布满了“伤痕累累”的长而弯曲的山脊,看起来就像一个腐烂苹果上的皱褶。

  对这些被称为“瓣状陡坡”的山脊进行的一项新的调查发现,其数量比以往任何时候都多,且地形更为陡峭。美国华盛顿哥伦比亚特区卡耐基科学研究所的行星科学家Paul Byrne认为,这一发现表明,水星缩水的规模远远超过之前所估计的2到3公里的水平。Byrne在美国地球物理学会于12月10日在加利福尼亚州旧金山市召开的一次会议上报告了这一研究成果。

  这一发现有助于解释水星巨大的金属核如何随着时间的流逝而冷却下来。同时也终于和理论学家达成了一致——后者曾预测水星会有更多的收缩,但苦于一直没有发现有力的观测证据。Byrne在此次会议上表示:“我们正在这里解决一项长达40年的争论。”

  自从美国宇航局(NASA)的“水手10号”宇宙飞船于1974年和1975年3次飞越水星表面以来,行星科学家便一直就这颗星球的瓣状陡坡展开讨论。研究人员能够通过测量这些瓣状陡坡的长度和高度计算出它们所反映的行星收缩情况。

  Byrne表示,这种收缩是水星奇怪组合的产物——“就像外面裹了一张薄毯子的一颗内核漂浮在太空中。”大多数的行星都由一个巨大的内核构成,因此随着热量迅速向表面传送,它会很快冷却下来。模拟研究一直显示,行星应该在其生命周期中收缩10到20千米,而科学家根据来自“水手10号”宇宙飞船的数据曾估计水星仅收缩了2到3千米。

  而最新的研究结果来自于NASA的“信使号”探测器,该探测器负责对水星的地形进行拍照和测绘。2012年,意大利科学家曾利用“信使号”探测器的数据覆盖了1/5的水星表面,从而发现,这颗行星的收缩程度远远大于基于“水手10号”宇宙飞船的评估结果。

  Byrne表示,如今这项最新的研究覆盖了整个水星,发现许多瓣状陡坡具有近乎垂直的地形。这项研究还提供了另一种与收缩有关的表面特征的详细数据。这些所谓的“纹脊”并没有瓣状陡坡明显,但可能也是在行星收缩过程中形成的。Byrne指出,总的来看,这些来自瓣状陡坡和纹脊的数据表明,水星的直径已经缩短了11.4千米。即便不考虑纹脊,水星直径也有10.2千米的收缩。

  至少对于一位曾利用“水手10号”宇宙飞船的数据于上世纪70年代研究水星收缩的行星科学家而言,这些数据似乎是可信的。印第安纳州西拉斐特市普渡大学行星地质学家Jay Melosh怀疑那里可能潜伏着更多的瓣状陡坡。“有许多瓣状陡坡可能依然未被发现。”Melosh说,“就我而言,这项研究可能依然低估了水星的收缩情况。”

  水星在太阳系八大行星中是最小的行星,也是太阳系最内侧的行星,但仍比月球大1/3。水星是太阳系中运动最快的行星。在太阳系所有的行星中,水星有最大的轨道离心率和最小的转轴倾角,每87.969地球日绕行太阳一周。水星每绕轴自转3圈时也绕着太阳公转2周。水星是太阳系内与地球相似的4颗类地行星之一,有着与地球一样的岩石个体。它的半径是2439.7公里。水星的密度是5.427公克/厘米,在太阳系中第二高的,仅次于地球的5.515公克/厘米。水星表面平均温度约452K,变化范围从90K到700K,是温差最大的行星;白天太阳光直射处温度高达427℃,夜晚太阳照不到时,温度降低到-173℃。温差变化如此悬殊,绝不可能有生物存在。

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