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水星演化谜题或揭开 研究证收缩程度超以往预计

http://www.kexue.com 2014-04-03 11:13:36 新浪科技  发表评论

水星表面上充满了形似悬崖的断层崖,在图中中部的明暗交界处就有一个断层崖(名为Fram Rupes),高度接近1500米。
水星表面上充满了形似悬崖的断层崖
在水星的褶皱冲断带,有一长串的山脊和陡坡。这一地带绵延540公里,图中的颜色指示了海拔高度,黄、绿色的地势较高,蓝色则地势较低。
在水星的褶皱冲断带,有一长串的山脊和陡坡

  近日,从美国航空航天局“信使号”探测卫星传来的数据显示,水星的半径在过去40亿年里收缩了近7公里,比以往估计的数据高得多。这一发现发表在3月16日的《自然-地球科学》(Nature Geoscience)杂志上,解决了关于水星演化的一个谜题。

  早前的水星表面图片显示,尽管从诞生以来一直在冷却,但这个岩石星球却几乎没有收缩。对此,有关水星形成和演进的模型也不能提供很好的解释。现在,来自华盛顿卡内基研究所的保罗·K·伯恩(Paul K. Byrne)和克里斯蒂安·克里姆扎克(Christian Klimczak)利用信使号传来的高清晰度图像和地形数据,绘制了一张全面的构造特征地图。地图揭示出,随着冷却的进行,水星也一直在收缩。

  来自凯斯西储大学的行星科学教授,同时也是论文共同作者的史蒂芬·A·豪克(Steven A. Hauck)说:“通过信使号,我们获得了整个星球的高解析度图像,而且更关键的是,我们可以从另一个不同的角度来观察水星的特征,这是20世纪70年代的‘水手十号’没办法做到的。”

  水手十号是第一艘前往探测水星的宇宙飞船,在1974年和1975年,它通过飞掠的方式获得了水星表面45%面积的图像和数据。信使号探测卫星于2004年发射升空,2011年插入水星轨道。目前信使号依然在采集科学数据,本月晚些时候,它将完成第2900个水星轨道周期。

  水星表面与地球的不同之处在于,它的岩石圈——相当于地壳——是由单一板块组成的,而不是由多个板块拼成。为了弄清楚水星是否发生了收缩,研究者对其构造特征进行了观察。这些构造包括瓣状裂谷和皱脊等,其形成原因是内部冷却和表面的压缩。在水星表面上,这些构造的特征呈现为长度8到885公里以上的长带状地形。

  瓣状裂谷是由于逆冲断层穿破表面形成的高度可达3公里以上的悬崖。相比之下,形成皱脊的断层深度较浅。水星表面的物质在断层的一边堆积、层叠,形成了山脊。科学家一共绘制了5934个这样的地质构造。

  利用新获得的数据,研究者观察到了大量的断层,并以此估计水星表面跨度的缩减,从而估算出水星半径的减少值——大致在4.6到7公里之间。史蒂芬·豪克说:“比起用水手十号估算出来的1到2公里,这一数值明显大了很多。”而且更重要的是,科学家以水星内部产生热量的主要元素——同样由信使号探测得到——构建了模型,计算的结果也与地图观测的结果相符。

  史蒂芬·豪克称,关于水星表面地质构造的形成和分布,有一个令人惊奇的巧合,即与早期对地球表面构造特征的解释在很大程度上是一致的。这些解释随着板块构造理论的出现而逐渐被人遗忘。到目前为止,地球仍然是已知唯一一个由多个板块,而不是由单一板块构成岩石圈的行星。

  新的发现将有助于理解行星冷却的过程,包括其热量活动、构造变化和火山历史。通过观察水星,科学家不仅对太阳系行星有了更多的了解,也为研究其他恒星系统中的行星提供了借鉴。(任天)

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