2021-11-15 16:17 来源:atv直播/陵川/atv直播 责任编辑:小宇
从体积上来看,水星是太阳系中最小的行星,然而从密度上来看,水星却是太阳系中密度第二大的行星,探测数据表明,水星的平均密度约为5.4克/立方厘米,而地球作为太阳系中密度第

从体积上来看,水星是太阳系中最小的行星,然而从密度上来看,水星却是太阳系中密度第二大的行星,探测数据表明,水星的平均密度约为5.4克/立方厘米,而地球作为太阳系中密度第一大的行星,其密度也只有大约5.5克/立方厘米。

需要知道的是,地球的高密度,是因为地球是太阳系中质量最大的岩石行星,其强大的重力会对自身的物质造成挤压,从而使物质(特别是核心物质)的密度大幅度提高。

实际上,在没有重力压缩的情况下,地球的平均密度只有4.4克/立方厘米左右,而由于水星的质量只有地球质量的大约5.5%,因此在同样的情况下,水星的平均密度大约是5.3克/立方厘米,这比地球高出了很多。

水星的平均密度为什么会如此高呢?

最主要的原因就是,水星拥有一颗与众不同的“心”。在过去的研究工作中,科学家根据“信使号”探测器测量的水星重力场数据和磁场特征,再结合地球上的观测设备测量到的水星在自转过程中的细微动态,早已推测出了水星的内部结构。

(注:“信使号”是迄今为止唯一一个进入了环绕水星轨道的探测器)

如上图所示,水星拥有一个固态的“地壳”、一个主要由硅酸盐构成的“地幔”以及一个主要由铁、镍元素构成的金属核心,并且其核心也像地球一样拥有内、外核结构。

根据探测数据的分析结果显示,水星核心的体积大约占据了水星总体积的42%,而其质量至少占据水星总质量的60%。正是因为水星的金属核心在整颗行星上所占的比例非常大,水星才具备了如此高的密度。

实际上,在太阳系已知的所有行星中,水星是唯一拥有占比如此巨大的核心,相比之下,地球核心的体积只占地球总体积的大约16.2%,质量也只有地球总质量的31.5%,火星和金星的核心占比更低,而太阳系中其他的行星要么是气态行星,要么是冰巨星,其核心占比就更不用提了。

为什么水星会拥有一颗与众不同的“心”?

对此,科学家给出了多种假说,其中认同度最高的一种假说认为,在遥远的过去,原始水星比现在要大很多,只是由于某种原因,原始水星的外层物质被剥离了,而现在我们看到的水星,其实就是原始水星留下的内核。

要知道在太阳系诞生之初的混沌时期,大规模的天体撞击事件可以说是很常见的,例如地球就很可能被一颗与现在的火星差不多大的行星撞击过,而金星的“逆向自转”以及火星北极的巨大凹陷坑地,也强烈暗示了金星和火星曾经遭到过大型天体的撞击。

因此一个合理的推测就是,在遥远的过去,原始水星也曾经遭到过其他大型天体的撞击,由于撞击太过猛烈,因此整颗行星的外层物质都在撞击过程中被剥离了。

有意思的是,“信使号”探测器发回的探测数据表明,在水星的内部存在着丰富的硫、氯、钠、钾等较轻的元素,而从理论上来讲,假如原始水星形成于现在的水星所在的区域(离太阳很近),就不可能出现这种现象。

原因很简单,如果在行星形成之初距离太阳太近,那么像硫、氯、钾、钠这类元素就很容易受热挥发,它们中的绝大多数都会被强劲的太阳风“吹”跑。

这就意味着,原始水星应该形成于距离太阳更远的区域,科学家根据太阳系行星演化模型推测,原始水星应该诞生在地球与火星之间,而就在这里,它遭到了其他大型天体的猛烈撞击,在此之后,原始水星就失去了自己的外层物质,其内核则被撞出了原本的轨道,并向太阳系内侧一直运动,直到进入现在的水星轨道。

值得一提的是,上述推测不但可以解释水星为什么会拥有一颗与众不同的“心”,而且还可以解释水星轨道为什么会是一个偏心率很高的椭圆形(因为它是从距离太阳更远的地方“迁徙”过来的)。

(注:水星是太阳系中运行轨道偏心率最高的行星,其远日点约为0.4667天文单位,近日点约为0.3075天文单位,偏心率高达0.2056)


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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