據(jù)外媒報(bào)道，一項(xiàng)新研究反駁了關(guān)于水星有一個(gè)相對(duì)于地幔(行星的核心和地殼之間的層)的大內(nèi)核的普遍假設(shè)。幾十年來(lái)，科學(xué)家們一直認(rèn)為，在太陽(yáng)系形成過(guò)程中，水星跟其他天體的碰撞吹走了水星的大部分巖石地幔并留下了內(nèi)部巨大、密集的金屬核。但新研究表明，碰撞并非罪魁禍?zhǔn)?-太陽(yáng)的磁力才是罪魁禍?zhǔn)住?/p>

馬里蘭大學(xué)的地質(zhì)學(xué)教授William McDonough和日本東北大學(xué)的Takashi Yoshizaki建立了一個(gè)模型，該模型展示了巖石行星內(nèi)核的密度、質(zhì)量和鐵含量受其跟太陽(yáng)磁場(chǎng)距離的影響。描述該模型的論文于2021年7月2日發(fā)表在《Progress in Earth and Planetary》上。

“太陽(yáng)系的四顆內(nèi)行星--水星、金星、地球和火星--是由不同比例的金屬和巖石組成的，”McDonough指出，“隨著行星離太陽(yáng)越來(lái)越遠(yuǎn)，地核中的金屬含量會(huì)下降，這是一個(gè)梯度。我們的論文通過(guò)展示在早期形成的太陽(yáng)系中原材料的分布是由太陽(yáng)磁場(chǎng)控制的解釋了這是如何發(fā)生的。”

McDonough此前曾開發(fā)過(guò)一個(gè)地球組成的模型--用來(lái)幫助行星學(xué)家確定系外行星組成的常用模型。

McDonough的新模型則展示了年輕的太陽(yáng)在太陽(yáng)系早期形成過(guò)程中被一團(tuán)旋轉(zhuǎn)的塵埃和氣體所包圍、鐵顆粒被太陽(yáng)磁場(chǎng)吸引到中心的景象。當(dāng)行星開始由塵埃和氣體團(tuán)塊形成時(shí)，離太陽(yáng)較近的行星在其核心中吸收的鐵比離太陽(yáng)較遠(yuǎn)的行星多。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在一顆巖石行星的核心中，鐵的密度和比例跟行星形成過(guò)程中圍繞太陽(yáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。他們的新研究表明，在未來(lái)試圖描述巖石行星的組成時(shí)應(yīng)該考慮到磁性因素。

行星核心的組成對(duì)于維持生命的可能性非常重要。如在地球上，一個(gè)熔化的鐵芯創(chuàng)造了一個(gè)磁層以保護(hù)地球免受致癌宇宙射線的傷害。地核還含有地球上的大部分磷，磷是維持碳基生命的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

McDonough利用現(xiàn)有的行星形成模型確定了氣體和塵埃在太陽(yáng)系形成過(guò)程中被吸入中心的速度。他將太陽(yáng)形成時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)考慮在內(nèi)并計(jì)算出磁場(chǎng)如何吸引鐵穿過(guò)塵埃和氣體云。

當(dāng)早期的太陽(yáng)系開始冷卻時(shí)，沒(méi)有被吸入太陽(yáng)的塵埃和氣體開始聚集在一起。由于離太陽(yáng)更近的團(tuán)塊會(huì)暴露在更強(qiáng)的磁場(chǎng)中，所以比離太陽(yáng)更遠(yuǎn)的團(tuán)塊含有更多的鐵。當(dāng)這些團(tuán)塊合并并冷卻成旋轉(zhuǎn)的行星時(shí)，引力將鐵吸進(jìn)了它們的核心。

當(dāng)McDonough將這個(gè)模型納入到行星形成的計(jì)算中，它揭示了金屬含量和密度的梯度，這跟科學(xué)家對(duì)太陽(yáng)系行星的了解完全相符。水星的金屬內(nèi)核約占其質(zhì)量的3/4。地球和金星的地核只有其質(zhì)量的1/3左右，而最外層的巖石行星火星的地核只有其質(zhì)量的1/4左右。

這種對(duì)磁性在行星形成過(guò)程中所起作用的新認(rèn)識(shí)給系外行星的研究帶來(lái)了麻煩，因?yàn)槟壳斑€沒(méi)有方法從地球上的觀測(cè)來(lái)確定恒星的磁性。科學(xué)家根據(jù)太陽(yáng)輻射的光譜推斷出一顆系外行星的組成。一顆恒星中不同的元素會(huì)發(fā)射出不同波長(zhǎng)的輻射，所以通過(guò)測(cè)量這些波長(zhǎng)，我們能知道這顆恒星及它周圍的行星是由什么組成的。

McDonough說(shuō)道：“你不能再只是說(shuō)，‘哦，一顆恒星的組成是這樣的，所以它周圍的行星一定是這樣的。’現(xiàn)在你不得不說(shuō)，‘根據(jù)太陽(yáng)系早期恒星的磁性，每顆行星都或多或少含有鐵。’”

接下來(lái)，科學(xué)家們將尋找另一個(gè)像我們一樣的行星系統(tǒng)--一個(gè)由巖石行星組成的、距離中心太陽(yáng)很遠(yuǎn)的行星系統(tǒng)。如果這些行星的密度隨著它們從太陽(yáng)向外輻射而下降，就像在我們的太陽(yáng)系那樣，研究人員可以證實(shí)這個(gè)新理論并推斷磁場(chǎng)影響了行星的形成。

關(guān)鍵詞： 水星 鐵質(zhì)內(nèi)核 太陽(yáng) 普遍假設(shè)